二極體整流電路

在技職體系課程中必學到二極體整流電路的應用，學習內容主要有整流電路之半波、全波、橋式整流電路等，因此對其工作原理和特性都要有基本了解之外，對於整流電路實際操作都要動手實習。

學前準備[编辑 | 编辑源代码]

基本電學

學習目的[编辑 | 编辑源代码]

半波整流電路、全波整流電路、橋式整流電路的工作原理和特性。
二極體整流電路實作

二極體之介紹[编辑 | 编辑源代码]

各種二極體，最下方為橋式整流器。通常在二極體的陰極端會有色帶標示，也就是說電流會從這裡流出。

電子元件當中二極體（Diode）是一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應用其整流的功能。

理想的二極體在順向導通時兩個電極（陽極和陰極）間擁有零電阻，而逆向時則有無窮大電阻，即電流只允許由單一方向流過二極體。

二極體具有陽極和陰極兩個端子，電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，而不能從陰極流向陽極。對二極體所具備的這種單向特性的應用，通常稱之為「整流」功能。

因為其順向流通逆向阻斷的特點，二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上，二極體並不會表現出如此完美的開關性，而是呈現出較為複雜的非線性電子特徵——這是由特定類型的二極體技術決定的。一般來說，只有在順向超過障壁電壓時，二極體才會工作（此狀態被稱為順向偏壓）^[1]。一個順向偏壓的二極體兩端的電壓降變化只與電流有一點關係，並且是溫度的函數。因此這一特性可用於溫度傳感器或參考電壓。

半導體二極體的非線性電流-電壓特性，可以根據選擇不同的半導體材料和摻雜不同的雜質從而形成雜質半導體來改變。特性改變後的二極體在使用上除了用做開關的方式之外，還有很多其他的功能，如：用來調節電壓（稽納二極體），限制高電壓從而保護電路（雪崩二極體），無線電調諧（變容二極體），產生射頻振盪（隧道二極體、耿氏二極體、IMPATT二極體）以及產生光（發光二極體）。

半導體二極體中，有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN接面效應，也有利用金屬與半導體接合產生的蕭特基效應達到整流作用的類型。若是PN接面型的二極體，在P型側就是陽極，N型側則是陰極。

整流電路的簡介[编辑 | 编辑源代码]

將交流電壓（Alternating Current，縮寫：AC）轉換為直流電壓（Direct-Current，縮寫：DC）的整流方式主要有半波整流和全波整流兩種，整流方式都利用了二極體的電流正向流通特性來進行。

半波整流器[编辑 | 编辑源代码]

在半波整流器中，交流波形的正半週或負半週其中之一會被消除。只有一半的輸入波形會形成輸出，對於功率轉換是相當沒有效率的。

單相半波整流

半波整流在單相供應時只使用一個二極體。

三相半波整流

與單相全波整流相比，三相供應時使用三個二極體，相當於三組單相半波整流，每組負責取得每一相線的一個半週的電壓。

全波整流器[编辑 | 编辑源代码]

全波整流可以把完整的輸入波形轉成同一極性來輸出。由於充份利用到原交流波形的正、負兩部份，並轉成直流，因此更有效率。全波整流有中心抽頭式與橋式：

單相中心抽頭式全波整流

對於單相交流電，如果變壓器是中心抽頭型的，兩個背對背的二極體（指陰極接陰極，或陽極接陽極）便可組成全波整流。未做濾波時的平均Vdc=0.636Vm，頻率為原來頻率2倍。每個二極體PIV值2Vm。但與前述的橋式整流相比，全波整流需要兩倍的變壓器次級繞組，因此現今少用，但早期真空管年代較為常用。

使用電子管的全波整流器，其中的真空三極管具有二個陽極，相當於兩個共陰極的真空二極管。

一般的真空管整流器，常會把一個陰極和兩個對應的陽極一起封装在一個容器内；这样，一個真空管裡就等於具有兩個陰極相連的二極管功能，方便全波整流之用。5U4與5Y3就是這種構造的整流管。

三相中心抽頭式全波整流

單相橋式全波整流

如果不是使用具有中間抽頭的變壓器，而只有一組輸出線圈，則需使用四個二極體才能做全波整流。令峰值電壓為Vm，未做濾波時的平均Vdc=0.636Vm，頻率為原來AC頻率的2倍，每個二極體所承受的逆向峰值電壓（PIV, Peak Inverse Voltage）值是Vm。輸出電壓之有效值（Vrms）約為0.707Vm（最大值）。此種方式（如圖）稱為橋式整流，這四個二極體合稱為橋式整流器：