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1.模拟电路基础:5.二极管

二极管原理及在电路中的作用

  • 在半导体硅或锗中一部分区域掺入微量的三价元素硼使之成为P型半导体,另一部分区域掺入微量的五价元素磷使之成为N型半导体。在P型和N型半导体的交界处就形成一个PN结。一个PN结就是一个二极管,P区的引线称为阳极,N区的引线称为阴极。当阳极加上正向电压二极管导通,反之,如果阴极加上反向电压二极管不会导通,即二极管具有单向导电性。
  • 在电路中,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(硅管约为0.7V)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变,称为二极管的“正向压降”。反之,如果二极管反过来接,当反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。
  • 二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同作用,可分为整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管,红外二极管和激光二极管等。二极管在电路中常用的符号为:
  • 知道了二极管具有单向导电性,下面来看下他在电路中常用的作用:
  • 1.整流作用,把变压器输出的交流电整成直流电,用作整流的二极管称为整流二极管,比如IN4007,整流分半波整流和全波整流,我们常用全波整流,由四个二极管组成的桥式整流电路:
  • 2.稳压作用,用作稳压的二极管称为稳压二极管。比如1N4733。加在二极管上的反向电压、如果超过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,却不损毁,并且这种现象的重复性很好,只要管子处在击穿状态,尽管通过管子的电压在变化,而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。在电路中要反过来接并且串联一个限流电阻。
  • 3.开关二极管,利用二极管单向导电性,通电二极管导通,断电二极管关闭,从而组成开关逻辑电路。二极管从截止到加上正向电压后的导通要有一段时间,用作开关的二极管,开与关的速度很快(十纳秒级别),他的开与关的时间要比普通二极管(百纳秒级别)要小得多。常用型号1N4148,高速开关电路才需要考虑截止恢复时间,下面这个是断电自动切换到备用电池的电路图,体现了二极管的开关作用。
  • 4.续流二极管,续流二极管是防止直流线圈断电时,产生自感电势形成的高电压对相关元器件造成损害。常用在继电器,电机和电磁铁等带线圈的器件上,续流二极管的极性不能接错,否则将造成短路事故,即二极管的负极接直流电的正极端;下面是用在继电器旁边的。
  • 5.发光二极管,简称LED。通电就会发光,有红绿蓝白等颜色,用作照明或者在电路及仪器中作为状态指示灯。普通LED灯的正向耐压很低,一般4V以下,高过很容易烧坏,使用时要串联一个限流电阻。LED具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗等特点。发光二极管串联以后耐压等于总的LED耐压之和,总的电流相等,并联与之相反。
  • 6.红外二极管,外形与特性和LED一样,但他会发出人眼看不到的红外光。通常与红外接收管配对使用。电视遥控器上的那个灯就是红外发射管,电视右下角那个棕色的小框里面是一个红外接收管。红外接收管电阻很大,当接收到红外发射管的光时阻值随光线强弱而变化,光线越强电阻越小。如果让发射管的光以38KHz的频率载波发出去,接收管加上解调芯片来解调就可以传几米远了(有现成的一体化红外接收头)。但是红外发射与接收管在直接通电情况下感应距离只有几厘米,有封装在外壳里的叫光电开关,如:ITR9909。里面封装了一个发射管和一个接收管,接收管通常都是红外接收三极管,应用电路如下:
  • 7.肖特基二极管:肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,它不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。这是一种特殊的二极管,它的正向压降只有0.4V左右,普通的要有0.7V左右。他的反向恢复时间极短,但反向击穿电压要比普通的低很多。常在高频、低压、大电流等电路中使用。
  • 好长,这是最后一句了,二极管选型时,要注意反向击穿电压和允许最大通过电流。
1.模拟电路基础/5.二极管.txt · 最后更改: 2017/01/11 16:40 由 wawooo