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二極體和輝光穩壓管

admin @ 2014-03-17 , reply:0

概述

二極體和輝光穩壓管二極體是最簡單的一種旁熱式電子管,如圖1所示,K表示陰極,A表示陽極,G表示電子管。燈絲通電后,當陽極A加正電源E時,二極體導通,有電流,當陽極A加負電源E時,二極體截止,沒有電流,……

二極體和輝光穩壓管
二極體是最簡單的一種旁熱式電子管,如圖1所示,K表示陰極,A表示陽極,G表示電子管。燈絲通電后,當陽極A加正電源E時,二極體導通,有電流,當陽極A加負電源E時,二極體截止,沒有電流,所以二極體具有單嚮導電性。


圖1、二極體單嚮導電

一、整流電路
圖2(a)是最簡單的半波整流電路,其中B是電源變壓器,Rfz是負載電阻,代表使用直流電源的用電設備,當交流電壓e2正半波時,二極體導通,形成陽極電流ia,如圖2(a)所示。當交流電壓e2負半波時,二極體載止,電路中沒有電流通過,這樣,由於二極體的單嚮導電作用,使電流只能向一個方向流動,其波形如圖2(C)所示,陽極電流ia流過負載電阻Rfz產生電壓降Ufz,如圖2(d)所示

圖2、半波整流電路及波形
半波整流電路只利用了輸入交流電壓的半個周期,所以效率很低,而且負載上得到的電壓波動很大,全波整流電路的效率和直流輸出電壓都比半波整流高一倍,其電路如圖3(a)所示,對於交流電源的兩個半波,電子管G1和G2輪流導通,以相同的方向供給負載電流ifz(其波形如圖3(e)所示)。
圖3(g)是用雙二極整流管6Z4組成的全波整流電路。為了得到平滑的直流電壓,需要進行濾波。最簡單的濾波電路是在負載上並聯一個電容C作濾波器,如圖4所示


圖3、全波整流電路及波形


圖4、並聯電容濾波電路及輸出電壓波形
如果在濾波器電路中再加入電感或電感和電容,如圖5就可使負載兩端的電壓的平滑性得到進一步的改善。

圖5、幾種濾波電路

圖6、整流濾波電路實例
圖6是QP379-B型傳輸測試器電源供給電路的實例,電子管G5和電源變壓器B2組成全波整流電路,經過阻容濾波器C12、R37和C13,再接到穩壓管G6(WY1)和R38組成的穩壓電路。
二、穩壓管和穩壓電路

穩壓管的陰極是一個鎳質的空心圓筒,內表面塗有氧化物,陽極是位於陰極中央的一根金屬桿。觸發極是一截鎳片,一端附在陰極表面,另一端指向陽極。管內充入氖、氦和氬等到惰性氣體。
從穩壓管的構造可以看出它是沒有燈絲的,因此管內沒有電子發射,但由於環境空間存在著宇宙線、紫外線以及各种放射性物質的射線,使管內少量的氣體遊離而保持一定數量的電子和正離子,當在隱壓管兩端加上直流電壓時,這些少量的電子及正離子分別向陽極陰極運動,產生微量的電流,如果外加電壓達到適當的數值時,電子獲得足夠的動能,碰撞氣體分子迅速電離,與此同時,正離子也高速轟擊陰極,使陰極表面發射出更多的電子,這種反應迅速連鎖地進行,直至管內出現有紅色的輝光為止,這種現象稱為輝光放電。
穩壓管達到輝光放電后,就具有穩壓作用,圖6和和圖8為接上穩壓管的電路,表一給出常用穩壓管型號和參數。


圖8、穩壓管穩壓電路
表一、 穩壓管型號參數
型號
穩定電壓(V)
起動電壓(V)
最小工作電流(mA)
最大工作電流(mA)
WY1
WY2
WY2P
WT3P
WY4P
CL5B(蘇)
VR75(美)
VR90 (美)
VR105(美)
VR150(美)
150
105
75
105
150
150
75
90
105
150
≤180
≤133
≤105
≤127
≤180
≤180
100
115
133
163
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
40
30
40
40
30
10
30
30
30
40
三、檢波器和二極體檢波電路
檢波器的作用,主要是把高頻調幅波還原為我們所需要的音頻信號。
收音機常用的檢波器有二極體檢波,陽極檢波,柵極檢波,陰極檢波等。
二極體和雙二極體的檢波電路,如圖9和圖10所示

圖9、二極體栓檢波電路

圖10雙二極體檢波電路
當高頻調幅信號經過電子管G1檢波之後,就有脈衝電壓輸出。這個電壓,包含有高頻成分、音頻成分和直流成分。高頻成分通過電容器C1濾掉,而音頻和直流成分降落在電阻R和電位器W上,其中直流成分被隔離直流電容器C2隔掉,而音頻成分則通過C2送到電子管G2的柵極進行放大。調節電位器W即可調節音頻電壓的大小而改變音量。
四、二極體的特性曲線
二極體的特性曲線就是陽極電流隨陽極電壓而變化的曲線,又叫伏安特性曲線如圖11所示。

圖11、二極體特性曲線

由特性曲線(a)可看出,隨著陽極電壓的增加,陽極電流也增加。但當陽極電壓足夠大,陰極發射的電子已全部被吸引到了陽極,陽極電流就不會繼續增加而變為平坦。但通常二極體在出現這種平坦狀態之前,陰極已被燒壞了,所以二極體只能工作在二極體特性曲線的長升部分,圖11(b)。通常,二極特性曲線可用下式描述:

式中:G----常數,由二極體的構造決定;
------Ua---陽極電壓;
------ia---陽極電流。
這個公式常稱為二極體的3/2次方定律。

五、二極體的參數和極限值
為了對不同的二極體進行比較和選用,除了特性曲線之外,還利用一些參數來表示二極體的性質:
1.內阻
二極體的內阻Ri一般是指在額定燈絲電壓下,直流陽極電壓Ua對直流陽極電流Ia的比值:
Ri=Ua/Ia
由於二極體特性曲線的非線性,各工作點的內阻是不相同的。手冊中給出的二極體內阻是在特性曲線的運用範圍內各工作點內阻的平均值。
2.陽極耗散功率
二極體在工作時,電子撞擊陽極而消耗的能量,使陽極溫度升高,陽極必須把這些熱量散發出去每種管子陽極能散發掉的能量,稱為陽極耗散功率。
陽極耗散匠功率等於陽極電壓Ua與陽極電流Ia的乘積:
Pa=UaIa
3.最大陽極反峰電壓
二極體的反向電壓(陰極為正,陽極為負)的最大允許值就是二極體的最大陽極反峰電壓。當反峰電壓超過陽極和陰極之間的絕緣強度時,就會使二極體擊穿面損壞,所以在使二極體時,應注意不得超過手冊上規疾的最大反峰電壓值。
4.最大整流電流
二極體允許連續不斷地通過的最大平均陽極電流值,稱為二極體的最大整流電流,當超過這個電流時,陽極溫度將迅速升高而損壞管子。
5.最大陽極峰值電流
二極體在導電的半個周期內,當外加電壓達到峰值時,陽極電流也達到最大值,所謂最大陽極峰值電流,就是指二極體允許的最大瞬時電流值。
在選用整流管時,主要從負載所需的直流電壓和直流電流來考慮,整流管的最大整流電流應比負載電流大,而最大陽極反峰電壓,不應低於為滿足輸出直流電壓所需要的交流電壓峰值的二倍。
6.壽命
當電子管發射電流降低到額定數值的80%時,所用的上時數稱為電子管的壽命。一般電子管的壽命約為500-5000小時,長壽命管(管名后加註S)則在5000小時以上。
除了上述電氣性能的定額外,還有使用環境方面的定額,如外殼溫度,最低氣壓,耐受最大的加速度等。

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