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二极管的基本工作原理范文1
关键词： 半导体；结电容；势垒区；电导调制效应；
【分类号】TM1-4
基金项目：电动车用轮毂无刷电机驱动系统关键基础问题研究，项目编号：ZDK2201401.
1、电力二极管的物理结构和工作原理
（a） 物理结构 （b）正偏等效电路 （c）反偏等效电路 （d） 伏安特性曲线
图1 电力二极管的物理结构
电力二极管的基本结构仍然是基于 结，但是如图1所示与信息电子电路中的二极管的根本区别是多了一层 半导体，可以通过改变其参杂浓度，来改变二极管的耐压和反向恢复时间，从而形成具有不同性能的电力二极管。结合其物理结构来分析其工作原理是正确理解电力二极管导通和关断的关键，很多文献对其导通过程有叙述，这里不再赘述。
2、电力二极管的电容效应
如图1所示，空间电荷区内缺少导电的载流子，其电导率很低，相当于介质，而空间电荷区两侧的P区、N区的电导率高，相当于金属导体，且PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，从这一结构来看，PN结等效于一个电容器，该电容称为结电容。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容 和扩散电容 。
2.1 势垒电容
当PN结正偏时，空间电荷区电荷量减少，相当于电容“放电”，当PN结反偏时，空间电荷区电荷量增多，相当于电容“充电”。这种现象可以用一个电容来模拟，该电容称为势垒电容。势垒电容的是非线性电容，其电容量并非常数，而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时，势垒电容减小；反向电压减小时，势垒电容增大。
从上述分析可知，反向偏置时势垒电容起主要作用，比如变容二极管，就是利用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。
2.2 扩散电容
PN结正向偏置时，N区的电子向P区扩散，在P区积累了电子，即存贮了一定数量的负电荷；同样，在N区也积累了空穴，即存贮了一定数即正电荷。当正向电压加大时，扩散增强，这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多，致使在两个区域内形成了电荷堆积，相当于电容器的充电。相反，当正向电压减小时，扩散减弱，即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N^的空穴数减少，造成两个区域内电荷的减少，、这相当于电容器放电，该现象可以用一个电容来模拟，称为扩散电容。
从上述分析可知，正向偏置时扩散电容起主要作用。二极管呈现出两种电容，它的总电容 相当于两者的并联，即 。
2.3 结电容对频率的影响
二极管是一个单向导通器件，通电后结电容会充电，充满后会反向放电，该电容的特性就是通高频组低频，若结电容过大，相当于在其两端并联一个较大的电容，由于电容的旁路作用，将降低二极管的高频响应和影响其单向导电性。如果结电容小，有利于单向导通，其工作频率会提高。
2.4 二极管的等效电路
二极管是一个非线性器件，为了使电路分析简化，用线性电路来模拟二极管，使线性电路的电压、电路关系和二极管外特性近似一致，这个线性电路就称为二极管的等效电路。在直流电源激励时，如果考虑到二极管的电阻和门槛电压的影响，实际二极管可以用图1（b）、图1（c）来进行等效，可以根据正偏时的等效电路进一步得到二极管在高频和低频时的等效电路，有利于分析含有二极管的功率电子电路的情况。
3、几个重要概念的理解
1） 与 、 与
表示在 半导体中进行参杂，从而改变 结的耐压和反向恢复时间， 表示高参杂浓度， 表示低参杂浓度。
表示在 半导体中进行参杂，从而改变 结的耐压和反向恢复时间， 表示高参杂浓度， 表示低参杂浓度。
参杂浓度越低，有利于提高二极管的耐压和反向恢复时间，参杂浓度越高，但是造成其通态压降升高，参杂浓度越高，其导通电阻低，但是二极管的耐压低和反向恢复时间长。
2） 势垒区
在 型半导体和 型半导体结合面附近，由于载流子浓度的差异，载流子浓度高的一侧向载流子浓度低的一侧进行扩散，同时存在少子的漂移运动，这样在结合面附近，每个原子的价和电子平衡，不能任意移动，形成不导电的 结，这个区域称之为势垒区。
由于势垒区不导电，因此当二极管施加正向电压时，要使得二极管导通，必须克服势垒区的影响，即外加电压大于某一数值时才开始导通，这个电压称之为门槛电压。
3） 电导调制效应
电导调制效应：在二极管完全导通之前， 区电阻率大，当正向偏置电压升高时，随着正向电流的增大， 区的电子浓度逐渐升高，此时 区电阻率开始下降，其导通电阻开始减小，使得电流增大时二极管的导通压降基本维持不变，由图1（d）可知，正向偏置时，当二极管的正向电流急剧增大时，二极管的导通压降基本维持不变。
双极性器件发生电导调制效应，电导调制效应使得整个导电过程其等效电阻随着其导通电流的增大而减小，一般来说具有电导调制效应的器件其导通压降较小。
4、电力二极管的特性
1） 静态特性
主要指其伏安特性，即二极管阳极和阴极两端电压与其中流过电流之间的关系曲线。
2） 动态特性
二极管的电压-电流特性随时间变化的，主要考虑在开通和关断过程中，二极管两端的电压和其中流过的电流随时间的变化规律。这部分内容详见邢岩编著的《电力电子技术基础》内容。
5、电力二极管的参数
二极管的参数是我们在实际系统设计中选型的重要依据，电力二极管我们主要需要计算如下参数：反向重复峰值电压 、正向压降 、正向平均电流 、浪涌电流 、反向恢复时间 以及最高工作结温 。参数的详细定义以及计算详见邢岩等编著的《电力电子技术基础》内容。
参考文献
[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001.
二极管的基本工作原理范文2
关键词：项目教学 单片机 外部中断 红外感应
一、采用万能板设计项目进行一体化教学
学习单片机技术的主要目的是掌握单片机硬件电路的设计和单片机程序的设计方法。如果采用万能板设计项目，学生可以根据原理图直接在万能板上焊接产品，既掌握了识别单片机电路图的能力，又提高了单片机电路制作的技术，直接提高了单片机硬件电路的设计技能。
当单片机硬件电路制作完成后，就可以编写程序，借助于单片机ISP下载线可以直接在电路板上调试程序，这种教学模式完美地解决了教学成本高、实训时间短的问题。
二、项目设计激发学习兴趣
该教学项目基于单片机控制的红外二极管感应报警计数器，由红外二极管感应电路、单片机控制的二位数码管显示电路和报警电路构成。当用手移到红外二极管上方，红外二极管感应电路就会产生一个信号给单片机，单片机控制数码管显示加1，同时发出报警声。
该项目的设计思路来源于企业的货物自动计数设备，当有货物从红外二极管前移动时，计数器自动加1，并发出提示声音。如果应用到企业的自动计数设备，数码管应该扩展到八位，并增加抗干扰电路。
该教学项目从易到难，逐步提高，能激发学生学习兴趣，每当完成一个项目就为学生增添一份成就感、自信心。
三、教学项目设计
教学项目设计必须以人的认知规律为原则，实现教学目标、破解教学难点、突出教学重点、循序渐进，在不知不觉中掌握单片机知识和技能。
1.项目教学总体设计
教师讲授了单片机最小系统、P0、P2口的使用、外部中断0的使用后，就可以设计基于单片机控制的红外二极管感应报警计数器电路，设计框图如下图所示。
图
2.硬件电路教学设计
在教学设计过程中，我们采用模块化设计，根据框图，一边设计，一边讲解设计思路，让学生充分理解每一部分的电路工作原理及设计过程。
红外感应电路可以以红外发射管、红外接收管、电位器、运算放大器LM358为核心构成，作为单片机中断信号的触发电路。
数码显示电路可以采用P0口控制数码管的段码，P2口控制数码管的位码，采用动态扫描的工作原理实现该功能。
报警电路采用P2口的某一位输出控制蜂鸣器的工作状态。
3.应用程序教学设计
在充分理解单片机硬件电路原理图的背景下，讲解单片机外部中断的概念、中断标志、中断控制寄存器、中断程序设计思想等关键内容，然后带领学生现场编写程序，从控制一位数码管静态显示、二位数码管动态显示到基于单片机控制的红外二极管感应报警计数器的程序设计，从易到难，逐步提高，最终掌握中断程序的编写方法及技巧。
四、产品安装与调试教学设计
1.根据硬件电路图，焊接电路
用万能板焊接单片机产品难度比较大，需要比较好的电子制作功底。在焊接的时候，学生一定要认真理解电路原理图的结构，合理布置，设计好线路走向，教师可以提供成熟的产品范例给学生观摩学习。
2.产品调试
当硬件电路焊接完成后，教师一定要要求学生对照电路图，用观察法、电阻法、电压法等检测硬件电路的正确性，并填写硬件电路检测报告，这是深入理解电路的有效方法，也是培养锻炼一个单片机工程师的有效途径。
在确保硬件电路没有问题的情况下，我们可以用ISP下载线把单片机程序下载到单片机中。在正常情况下，接上电源（或者插上了USB接口的ISP下载线）后，就可以实现红外感应计数报警的功能。如果没有达到预期效果，我们可以从以下几个方面再次检查硬件电路。
（1）电压法：用万用表直流挡检测单片机的电源电路、复位电路、程序存储器选择电路等基本电路是否正确。
（2）电压法：用万用表直流挡检测红外感应电路的信号输出端的电压是否会因手的影响而发生变化。如果没有变化，就要着重检查红外感应电路的每个元件的安装正确性。
（3）电压测试法：用5V直流电压，测试数码显示电路和报警电路是否正常。
（4）芯片调试法：请教师用一个写入了正确程序的单片机芯片调试，如果不能正常工作，说明程序有错误，需要修改程序。
二极管的基本工作原理范文3
关键词：高频电子线路；新型教学方法；教学效果
高频电路是电子信息工程、通信工程、电子信息科学与技术及相关专业的一门重要的专业基础课，也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须掌握的基本知识。通过本课程的学习，学生不仅可掌握高频电路的基本理论、基本概念和基本分析法，为后续课程学习打下良好的基础，而且可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。本课程专业性、综合性强，对学生基础知识结构要求高。在教学过程中，学生普遍反应该课程抽象、难懂，难以掌握。如何在有限的教学时间内，让学生了解并掌握高频电路的知识，培养学生的分析能力、设计能力，使学有所用，笔者结合几年来的教学实践，采用新型教学方法来提高教学效果，以体现师生平等、和谐、参与、创新的教学思想。
1新型教学方法
1.1发现教学，激发学生兴趣
发现教学是指教师在学生学习概念和原理时，不是将学习的内容直接提供给学生，而是向学生提供一些实例和问题，让学生积极思考，独立研究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。
讲授高频电子线路第一次课时，我带了一台收音机，并放出优美的音乐来吸引学生的注意力。一分钟后我问学生，大家不觉得很神奇吗，这台小机器为什么能收到电台并发出声音。课堂立刻热闹起来，一分钟后我又提出，请大家结合第一章绪论内容找出其中的秘密。我发现通过向学生提供一个实例，充分激发了学生的兴趣，学生在不断的好奇中，掌握了通信的概念、通信系统的组成，以及各单元在通信系统中的作用。这也使学生对高频电子线路课程的感性认识由陌生变得亲切，由漠视变得重视，并且培养了学生自我激励的内在动机，有利于学生记忆的保持。
1.2讨论教学，提高学习的独立性
讨论教学是在教师的指导下，学生以全班或小组为单位，围绕教材中的问题，各抒己见，通过讨论活动，获得知识或巩固知识的一种教学方法。
讲授LC并联谐振回路时，为了加深学生对这个知识点的掌握和理解，我提出一些问题让学生讨论：（1）这个简单的电路为什么可以选频；（2）这个电路如何能实现收听某一家电台，又如何实现每一家电台都能收听到的。在学生的讨论思考过程中，学生逐步知道了因为谐振回路的幅频特性，即电路工作在固有谐振频率时输出信号幅值最大，而在远离固有谐振频率工作时输出信号幅值较小的特点，因而能选频。又知道了当电路的固有谐振频率等于我们所要收听的电台频率，所要收听的电台就会被选择出。从固有谐振频率的计算公式中知道调节电容C可改变电路的固有谐振频率，每一次旋收音机的调谐旋钮就是改变电容C的值，从而可以接收我们需要的每一家电台。在学生的讨论过程中，我鼓励学生大胆提出自己的看法，形成了师生间的互动关系。通过这次讨论式教学，由于全体学生都参加活动，既培养了合作精神，又提高了学生学习的独立性。
1.3问题探究教学，启发学生思维
探究教学是指教师把教材的知识点以问题的形式呈现在学生的面前，在教师的引导下，学生参与到问题中，通过收集资料，寻找答案，掌握知识点的一种方法。
讲授高频功率放大器工作原理时，不是平白直述其工作原理，而采用“倒序”的方法，要求学生从其性能指标——大功率、高效率角度出发，探究高频功率放大器的设计思想。在学生探究过程中需要循循善诱，譬如引导学生思考如何高效率，甲、乙、丙三类工作状态采用哪一类呢；又如对于丙类状态输出信号失真该采取什么措施等等。通过从设计的角度让学生探究高功放的工作原理，避免了学习高功放的枯燥，并使学生初步掌握了如何去设计电路，培养他们创新能力和实践能力。
1.4类比归纳教学
类比归纳是就两种或两种以上在某些关系上表现为相似的对象进行对比和归纳的一种教学方法。
讲授二极管环形混频电路和二极管环形调幅器的电路以后，学生感到讲课时似乎理解了，但把两者放在一块对比，就容易从原理上混淆。为此作了如下总结：相似点，两者电路形式上一致，都表现了频谱搬移的作用。不同点，（1）工作信号不同：二极管环形调幅电路中有两种信号，即低频的调制信号和方波开关信号。方波对调制信号起开关的作用。二极管环形混频电路也有两种信号，即高频调幅波和高频余弦波，余弦波对二极管起开关作用，同时又作为电路中电压信号。（2）输出信号频谱不同：二极管环形调幅器是把调制信号的频谱搬移到方波基频的左右两边形成输出信号。二极管环形混频电路是把调幅波的频率与高频余弦波的频率相加减得到输出信号。类似的内容还有小信号选频放大器与高频功率放大器的异同，调频波与调相波的异同等等。通过类比归纳教学， 使知识有序化、系统化，有利于学生区分它们的相同点和不同点，思路变得清晰条理，从而使学生掌握知识内在的规律。
1.5直观演示，增强直观认知
直观演示是教师在课堂上进行示范性实验，让学生通过观察获得感性认识的教学方法。
振荡器工作原理是一个比较抽象的问题，可以从学生的感性认识开始，先把话筒放于扬声器的附近或其相对的位置，喇叭会发出很强的啸叫声，这实际是一种正反馈过程，即电声振荡现象。接着采用Multisim软件进行仿真，在图形化的编辑环境下来演示，能使抽象复杂的问题变得直观简单化，得到事半功倍的效果。通过这种仿真演示，挖掘出了课本文字达不到的动态效果，使难以理解的抽象理论形象化、生动化。
2结束语
总之，在高频电子线路课程的教学过程中，只有不断进行教学方法的改进才能取得好的教学效果，激发学生的学习兴趣，促进学生的全面发展。以上是笔者在实际教学过程中采用新型教学方法的一些具体做法。实践证明，采用上述教学方法，教学效果有了显著提高。
参考文献：
[1] 张萧文.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2004（第4版）.
二极管的基本工作原理范文4
关键词：PN结半导体；伏安特性；理论分析
所谓非线性电阻元器件是指流过元件的电流不随元件两端电压的增加而线性增加的元器件， 两端的电压与流过的电流的比值不是一个常量的电阻元器件。如生活中的白炽灯、光敏电阻、热敏电阻、半导体二极管等。在大学物理实验中“非线性电阻伏安特性曲线测量”的内容主要阐述了非线性元件的电流电压的关系。而在高中和大学的物理实验[1]中我们只对线性元器件的伏安特性的测量较为了解，对非线性元件测量出的伏安特性曲线的结果却难以理解，从中学到大学的物理实验教材中，对于非线性元器件的伏安特性的解释也较少。为了帮助学生更好地理解非线性电阻的伏安特性，我们从PN结半导体的导电原理，测量出PN结半导体的伏安特性曲线并分析实验结果，以此帮助读者理解非线性元件的伏安特性曲线的测量结果。
1 PN结导电原理
2 PN结的伏安特性曲线
通过对PN结（硅材料半导体）加正向电压或反向电压测得其电流随电压的变化值，最后画出如下图1的伏安特性曲线图。
图中B区电流随电压的变化保持为零 称为正向施加电压时表现出来的二极管的死区，A区为正向导通电压区；C区为反向截止区，在这一区域内随着所加反向电压的减少，电流为一个稳定值，这个电流值为二极管的反向饱和电流，其中可以看到反向电流非常的小，这是因为在这一区域内，反向饱和电流是由于少数载流子漂移而产生的，然而载流子的密度极小故导致反向饱和电流值非常小；D区为反向击穿区，在反向电压增加到足够大时就会将二极管击穿，此时反向电流就会随反向电压的增加而迅速增加。
根据理论分析结果可知，在二极管两端加正向电压时， ，由（9）式可知PN结电流密度变化随电压的变化呈指数变化趋势，这与如图1中的BA区电流变化趋势一致。同理因为 ，所以在加反向电压时电流密度随方向电压的增加而衰减并称指数变化，这与图一中CD区曲线的变化完全一直。因此通过计算二极管中加正反向电压时的电流密度表达式，就可以对“二极管伏安特性曲线”进行解释。
3 总结
通过上面的推导和实验图像我们可以知道，二极管的伏安特性曲线变化与二极管两端施加正反电压时PN结内电流密度的变化有关，即当加正向电压时电流密度 ，当加反向电压时电流密度 ，并且无论是施加正向电压还是反向电压，电流密度的变化都可相应近似地视为指数变化，这与实验得出的二极管的伏安特性曲线完全一致。因此可以利用电流密度与电压的关系来解释“二极管的伏安特性曲线”。
[参考文献]
[1]徐建刚，邹志纯.大学物理实验[M].西安：陕西人民出版社，2003.
[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础第四版[M].高等教育出版社，2005.
二极管的基本工作原理范文5
根据教学的组织原则及课程的特点，各课程组织的形式会有所不同，要求完成的任务目标也有所不同，下面选取三门课程分析在教学中如何依据“教、学、做”一体化来重构课程内容：
（一）《模拟电子电路分析与调试》课程通过设计实践项目，将理论知识嵌入到项目中重构课程教学内容模拟电子技术是电子专业的一门重要的专业基础课程，由于专业性很强，很多学生在学习时，就被这门课程难住了，从而觉得电子专业很难，放弃对电子专业的学习。多年来，我一直在思考如何上好这门课程，如何让学生从这门课程起步，激起学生学习专业的兴趣，踏入电子技术的神奇领域。我们在上学期模拟电子技术一体化教学中使用项目教学法开展教学，其实践过程是：首先，我们确立了采用哪些项目来把这门课程的知识点贯穿起来，通过这些项目的实践来带动相关理论知识的学习，并用理论知识指导项目的分析，实现项目的功能。我们最后选择以下项目来重构模拟电子电路分析与调试这门课程内容。项目一：集成稳压直流电源的制作。这个项目中包含的知识点有二极管的识别与检测、二极管构成的整流电路分析与调试、电容滤波电路分析与调试、稳压电路分析与调试等知识点。项目二：单管音频放大电路制作。这个项目中包含的知识点有三极管的识别与检测、单管放大电路的组成、工作原理分析与调试等知识点。项目三：多级负反馈放大电路的制作。这个项目包含的知识有多级放大电路组成、工作原理分析、反馈的判断、引入负反馈后对电路影响等知识点。项目四：集成音频放大电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是认识集成运算放大电路，已经分析集成运放构成的典型电路等知识点的学习。项目五：低频功率放大电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是功率放大电路的组成特点、工作原理分析和调试电路等知识点。项目六：正弦波振荡电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是电路起振的条件，会分析判断电路能否满足电路振荡的平衡条件，熟悉典型振荡电路的组成结构特点等知识点。项目七：调光台灯的制作。这个项目中包含的知识点主要有晶闸管的识别与正确使用，单向可控整流电路的组成、工作原理已经电路调试等知识点。然后，我们确定了这些项目实施的教学方法：实践—理论—实践的方法。第一环节———实践：在简单讲解这个项目工作过程的基础上，发给学生元件让学生根据提供的项目原理图焊接电路，要完成这步实践，学生要能对元件进行识别与检测，通过这一步的实践让学生掌握元件的识别与检测，并学会看懂原理图元件之间的连接，能根据原理图正确焊接电路，同时为第二个环节的实施打下基础，学生通过焊接电路必然对将要讲解的项目电路非常熟悉。在这个环节同时让学生测试关键点的数据或波形，不管测试成功与否，学生这时候都有很强的要了解这个电路是如何工作的学习需求和兴趣，这时候要求学生全部停下这一步实践，进入到第二个环节———理论。第二环节———理论：围绕着这个项目涉及到的知识点，教师开始讲解相关的理论知识，然后应用这些理论知识分析学生刚才焊接的项目电路，理论分析并计算关键点的电压，理论分析关键点的波形，并教会学生判断故障，检测电路，如果某一点的没有测到理论分析应该得到的电压或波形，如何来检测电路，排除故障，直到得到正确的结果。接下来，就进入到下一环节———再实践环节。第三环节———再实践：通过第二环节的学习，学生基本明白了这个电路是怎样工作的，接下来，学生进入到再实践环节，在这个环节要求学生对焊接的电路进行测试，记录相应的数据波形，并判断测试结果的正确与否，在这个环节，学生要学会并完成电路检测、故障的排除，学会正确使用仪器仪表，这个过程的完成在第二环节理论指导的基础上进行，通过这一环节实践对理论知识在实践中的应用进一步的掌握，并加深对理论知识的理解。
（二）《电子元器件识别与检测》成功剥离成一门专业实践课程电子元器件是电子技术中的基本元素。任何一种电子装置，都由各种电子元器件合理、和谐、巧妙地组合而成。传统的电子专业教学计划内一般不会含有单独的电子元器件识别与检测课程，通常只是在讲授《电路基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程时，介绍部分课本讲授需要接触到的元器件，这就导致了对整个电子元器件的介绍系统性不强，再加上《电路基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程自身的学习难度就非常高，导致了学生的学习压力非常大，通常很难掌握好。因此，在教学中，将电子元件识别与检测技能单独剥离出来形成了《电子元件识别与检测》课程。该课程以培养学生了解常用电子元器件的识别、检测及使用等电子技能的基本功为起点，整个教学过程均安排在实训场地，按照项目式教学的方法开展教学。《电子元器件识别与检测》课程项目设计如下：项目一：电阻、电容的认知与检测。认识电阻的分类，电阻器的标称系列，阻值的标注法。认识电位器外形及工作原理介绍。常用电容器的性能，容量标称法，规格与标注方法。掌握电解电容的简易检测法。项目二：半导体二极管、三极管及可控硅的认知与检测。认识二极管的分类，型号命名方法，基本用途。用万用表简易检测二极管性能方法。认知三极管的分类，命名方法（国内及国外），三极管的选用条件，更换替代原则，三极管引脚的识别与测试技能。单向可控硅的检测及引脚判定。项目三：变压器及继电器的认知与检测。熟悉变压器的基本应用。掌握变压器的一般检测方法。了解继电器的一般结构。项目四：发光二极管、光敏元件及光电耦合器的认知与检测。了解提高光放大器灵敏度的方法，光电耦合器的一般检测方法。项目五：集成电路及音乐芯片认知与检测。掌握集成电路的分类，国内外集成电路的命名，封装外形与引脚顺序识别。熟悉用万用表检测F007。使用MOS集成电路一般常识。项目六：扬声器、传声器及开关接插件的认知与检测。扬声器的分类，主要技术参数，电动式扬声器的工作原理，喇叭与压电陶瓷片的检测。话筒的种类，结构与工作原理，动圈式与驻极体话筒的检测。项目实施过程中，从实践入手，对于每种元器件，从结构简介开始，由浅入深地介绍它的外形、符号、命名方法、工作特性、主要应用、使用注意事项、好坏判断等。通过本课程的学习，学生很快就对所需元器件有了全面的了解和掌握，通过动手提升了学生的学习兴趣，并为其学习后续课程和今后在专业中应用电子技术打下了良好的基础，同时还极大地减轻了后续课程的学习难度。
（三）《电子综合实训》成功将多门专业课程整合在一起《电子综合实训》整周实训课程以工作任务为线索，以实际电子产品———函数信号发生器为载体，以任务实施为导向，通过以制作一个具体的、具有实际应用价值的函数信号发生器产品为目的的工作任务展开构建项目式的学习任务，将整个函数信号发生器的工作任务分成以下七个学习任务：任务一：函数信号发生器的电路设计；任务二：函数信号发生器的电路仿真；任务三：函数信号发生器的PCB设计；任务四：函数信号发生器的PCB制作；任务五：函数信号发生器的元器件识别与测量；任务六：函数信号发生器的安装与调试；任务七：编写函数信号发生器技术文件。每个任务按照任务目标任务要求相关知识任务实施任务总结的思路安排，充分体现“在学中做，在做中学”的教学思路。项目的工作任务与现实工作紧密相关，为学生模拟了一个更贴近实际工作的学习环境。该课程将《电子元器件识别与检测》、《数字电子技术与实践》、《模拟电子技术与实践》、《电子线路板设计与制作》、《电子电路仿真技术》、《电子产品制造与工艺》等专业课程有机的整合到了一起，使学生通过本课程的学习掌握了电子产品电路设计、电路仿真、PCB设计与制作、电路板的安装与调试及简单故障的排除。通过本课程的学习提高了学生对电子专业的直接认识，让学生通过设计制作实际电子产品感受到了成就感，极大地提升了学生的学习兴趣，使学生的综合素质和职业能力得到了显著提高，为学生的后续学习以及职业生涯的发展奠定了很好的基础。
二、结束语
二极管的基本工作原理范文6
【关键词】调压;储能;逆变;恒流
1.前言
本文介绍了调压储能逆变式中频点焊机控制器。该控制器将调压，储能，逆变和计算机技术结合起来，除了具备焊接牢固，不炸火（无飞溅）基本要求外，还有以下特点：对电网无冲击，无污染;控制器价格较低（不须价高的大电流肖特基整流器）;电流调节范围宽;该控制器特别适合焊接灯丝等精细物件和在供电容量不大的非工业区使用。
2.系统组成焊机主要部分组成
2.1 整流滤波部份，由二极管D1-D4及电容C1组成，其功能为将220V交流变为直流电压U1。
2.2 斩波，调压，储能部份：由IGBT（绝缘栅双极晶体管）S1，D5，L，D6，C2及电压反馈组成，其功能为将直流电压U1调至所需直流电压U2并存储在电容C2中。
2.3 逆变部份，由IGBT 管SA，SB，SC，SD，变压器T及电流反馈单元组成。其功能为将直流电压U2变为500HZ的恒流中频交流电并由T输出。
2.4 计算机控制，键盘，显示，电源部份：由单片计算机及相关电路组成，为整机的控制中心。负责各种参数输入，显示，储能电压调节，逆变频率，输出电流控制，过流保护等。电源部分提供上面所需的各种电压。
2.5 基本工作过程（见图1）。计算机接收到焊接信号后，进入电流输出程序，将储能电容C2上的电能转换为具有恒流特性的中频电流输出，进行焊接。在整个程序运行中，只要储能电容C2上的电压低于设定电压，斩波调压部分就开始工作给C2充电，达到设定电压后，自动停止。
3.控制器主要部分工作原理
3.1 斩波调压，该部分的功能为将直流电压U1调至所设定直流电压U2并存储在电容C2中。当计算机检测到储能电压U2低于设定直流电压时，输出脉冲串使S1导通给C2充电，达到设定电压后，停止工作。图中电感L用于限流。二极管D5用于在S1的关断时间内提供续流通路。（实际应用中，焊接电流800A，焊接时间15MS时，C2上电压波动为20V，充电时间小于1秒。）此环节的限流延时充电，将点焊时电源输入端的数十安培脉冲大电流变成了仅几安培的平稳电流，减小了对电网的冲击和污染，并大大的扩展了输出电流的调节范围。
3.2 逆变输出部份，该部分的功能为将直流电压U2变为500HZ的恒流中频交流电输出。本逆变桥与标准的逆变桥的工作原理类似，但整个逆变桥的控制过程却有较大不同。输出电流的恒定采用PWM方式而不是标准逆变桥所采用的控制逆变桥对角线上IGBT导通的时间差（移相角）的方式。在整个正半波电流输出期间，逆变桥中只有SA一个器件重复进行导通，关闭工作，桥臂另一器件SD一直导通。在整个负半波电流输出期间，逆变桥中只有SC一个器件重复进行导通，关闭工作，桥臂另一器件SB一直导通。电流输出其间，程序以100US为周期反复对输出电流的大小进行检测，比较，运算，并将结果传送到PWM相应单元。当输出电流比设定电流大时，PWM输出脉冲信号变窄。该信号使桥臂导通的时间变短（关断时间加长），从而使输出电流幅度降低。当输出电流比设定电流小时，PWM输出脉冲信号变宽。该信号使桥臂导通的时间变长（关断时间缩短），从而使输出电流幅度增大。
逆变桥框图见图1，输出电流波形见图2，工作原理（控制过程）如下：
正半波电流输出过程：
A.进入正半波电流输出程序，启动定时器1计算半个输出周期的时间;启动输出电流的检测运算程序，并将结果传送到PWM相应单元;启动PWM以15KHZ频率自动控制SA的导通，关闭以控制输出电流的大小;开通SD。
B.IGBT管SA开通，正半波输出电流上升的过程：PWM信号电平为1，SA开通，图中A点电压等于U2，B点电压为0V（SD已预先开通）。电压U2全部加在变压器T初级两端，T中电流迅速增大，电流从U2，SA，T，SD到地G端，电流在图中T的方向为从下往上，输出正半波电流。
C.IGBT管SA关断，正半波输出电流下降过程：PWM信号0电平到来时，SA关断，变压器T中电流因电感作用不能中断而继续从下往上流动，该电流使SA的结电容迅速充电和SB的结电容迅速放电.从而引起A点电压快速下降。当UA由0V变负时，二极管DB导通。输出电流流动回路为：从T上端，SD，G端，DB，回到T下端.此电流由储存在T的电感中的磁能提供，呈下降状态。由于负载不变，此电流下降的幅度仅取决于SA关断的时间长短，即PWM脉冲信号中 0电平的宽度。
当PWM脉冲信号的1电平再次到来时，程序回到上面的B过程。如此循环，直到整个正半波输出电流结束。
D.输出正电流反向过程：定时器1时间到，IGBT管SA关断。变压器T中电流因电感作用不能中断而继续在T中从下往上流动，该电流使SA的结电容迅速充电和SB的结电容迅速放电。从而引起A点电压快速下降。当UA由0V变负时，二极管DB导通。并给SB的0压导通（ZVS）创造了条件，SA关断并延时一死区时间后，开通SB（由于DB导通，SB的开通为ZVS）。此时输出电流流动回路为：从T上端，SD，G端，DB，回到T下端。再延时一死区时间后，关断SD，变压器T中电流因不能中断而继续在T中从下往上流动。该电流使SD的结电容迅速充电和SC的结电容迅速放电.从而引起B点电压快速上升，当UB高于U2时，二极管DC导通。并给SC的ZVS创造了条件。此时输出电流流动回路为：从T上端，DC，U2端，G端，DB端，回到T下端。此阶段也是变压器T中所储存能量回馈电源的过程。由于负载不变，电流开始匀速下降.在关断SD一段时间（死区时间）后，使SC ZVS开通，此时输出电流减小到0并反向后迅速增大。输出电流流动回路为：从U2端，SC，T上端，T下端，SB，到G端。
负半波电流输出过程：
E.进入负半波电流输出程序，启动定时器1计算半个输出周期的时间;启动输出电流的检测运算程序，并将结果传送到PWM相应单元;启动PWM以15KHZ频率自动控制SC的导通，关闭以控制输出电流的大小。
F.IGBT管SC，SB开通，负半波输出电流上升过程： PWM信号电平为1， SC开通。图中
B点电压等于U2，A点电压为0V.电压U2全部加在变压器T初级两端，T中电流迅速增大， 电流从U2，SC，T，SB回到地G端，电流在图中T的方向为从上往下，输出负半波电流。
G.IGBT管SC关断， 负半波输出电流下降过程： PWM信号0电平到来时，SC关断，变压器T中电流因电感作用不能中断而继续从上往下流动，该电流使SC的结电容迅速充电和SD的结电容迅速放电，从而引起B点电压快速下降。当UB由0V变负时，二极管DD导通。输出电流流动回路为：T下端，SB，G，DD，T上端.此电流由储存在T的电感中的磁能提供，呈下降状态。同样此电流下降的幅度也仅取决于SC关断的时间长短，即PWM脉冲信号中 0电平的宽度。
当PWM脉冲信号的1电平再次到来时，程序回到上面的F过程。如此循环，直到整个负半波输出电流结束.
H.输出负电流反向过程：定时器1时间到，IGBT管SC关断。变压器T中电流因电感作用不能中断而继续在T中从上往下流动，该电流使SC的结电容迅速充电和SD的结电容迅速放电.从而引起B点电压快速下降。当UB由0V变负时，二极管DD导通。并给SD的0压导通（ZVS）创造了条件.SC关断并延时一死区时间后，ZVS开通SD。此时输出电流流动回路为：从T下端，SB，G端，DD，回到T上端。再延时一死区时间后，关断SB，变压器T中电流因电感作用不能中断而继续在T中从上往下流动。该电流使SB的结电容迅速充电和SA的结电容迅速放电。从而引起A点电压快速上升，当UA高于U2时，二极管DA导通。并给SA的ZVS创造了条件。此时输出电流流动回路为：从T下端，DA，U2端，G端，DD端，回到T上端。此电流由储存在T的电感中的磁能提供。此阶段也是变压器T中储存能量回馈电源的过程。由于负载不变，电流开始匀速下降.在关断SB一段时间（死区时间）后，使SA 开通（ZVS开通），此时输出电流减小到0并反向后迅速增大。输出电流流动回路为：从U2端，SA，T下端，T上端，SD，到G端。
若输出时间未到，程序回到上面的A过程继续循环，直至输出完成。
3.3 电流控制软件，为提高焊接质量和消除焊接时的炸火，在每个焊接周期前加了电流缓升时间（即在开始焊接前的一段时间里使电流从0上升到设定值），此阶段的控制由软件完成。
图2 输出电流波形
4.结论
4.1 本控制器将调压，储能，逆变和计算机技术结合起来。使控制器具有了某些实用的新的特点。文中给出了控制器框图，介绍了主要部份的基本功能，动作原理和输出电流的波形。重点介绍了逆变部分的工作原理。
4.2 逆变部分中15KHZ的恒流控制，500HZ的中频电流输出使本控制器焊接良好而成本又低（与直流焊机相比，去掉了高价的大电流肖特基整流器）。
4.3 逆变部分的电流控制和计算机技术的结合，使每个焊接周期前的电流缓升得以实现，从而提高了焊接质量和大大减少炸火现象。
4.4 调压储能部分使焊接时对电网无冲击，无污染，也大大减小了电网干扰对控制器的影响，还使电流调节范围加大，使得控制器特别实用于电网容量不大的地方。
