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    花最少的时间带你了解二极管

    发布者:深铭易购     发布时间:2019-04-03    浏览量:99


    · 二极管是电子电路中运用十分普遍的一种电子元件,它结构上很简单,就是一个pn结,具有单导游电效果;自从人们发明了晶体管以后,根据不同的运用场合,人们制造了各种各样的二极管,以满足不同的运用环境;这儿把二极管的品种讲一下;

    · 在讲解二极管的分类之前,必须先看一下它的结构、原理。

    · 二极管之所以具有单导游电能力,关键是其有一个pn结,又名空间电荷区、耗尽层、阻挡层。这个空间电荷区的正负粒子是不能运动的。


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    · 这个空间电荷区是一个内电场,具有必定的电压(0-0.5v)电场方向由n区指向p区,又适当于一个具有两个极板的电容(结电容),假如这个极板面积大那么它的电容量就大,反之就小,这个电容影响了二极管的运用频率、开关速度,我们知道电容具有隔直通交效果,且频率越大容抗越小,那么假如这个电容足够大的话,交流电流就能反向经过了,二极管失去了单导游电效果,这就是二极管有最高作业频率的原因,不仅二极管具有频率特性,三极管也有,就是与这个结电容有关;

    · 因为其具有电容的性质,那么它就具有充电功能,充电是有时间的,假如施加反向电压,其不会当即截止,会有一个较大的充电电流,然后逐步减小到正常的反向电流值,假如这个时间比交流电的周期也大,那这个二极管就不能用在这个电路当中了。二极管有一个重要的参数:反向康复时间就是与这个电容有关;下面的分类中都有说到这个问题;

    · 从其伏安特功可以看出它由4个区组成:正向死区、正导游通区,反向截止区、反向击穿区;

    · 这个内电场具有必定的电压,单导游通的时分,需求抵消这个电压,这个电压有高低,适当打开大门时的阻力巨细,这是晶体二极管、三极管特有的,我们在前面的文章中介绍过电子真空二极管就没有这个现象;

    · 导通之后电流迅速增加,但电压降很小,不超越1V,此时适当于短路,用其可以钳位效果,在门电路中运用广泛,但其电流也不是无限制大,过大会损坏二极管,有一个最大整流电流。

    · 反向截止,也不是彻底截止,存在必定的微小的反向电流,比起正向电流小的很,我们希望其越小越好,甚至为零,但晶体管的结构特性决议了它不可能为零;

    · 反向击穿区,当反向电压超越某一值时,反向电流迅猛增加,管子可能会损坏(稳压管除外),正常作业的管子是不允许呈现这种状况的。


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    · 因为二极管有以上特色,故其参数有以下重要的五个:

    · 1. 最大整流电流:二极管长期运用时允许流过的最大正向均匀电流;

    · 2. 最高反向作业电压:指二极管正常作业时两头能承受的最高反向电压,一般为反向击穿电压的一半;

    · 3. 最大反向电流:在二极管两头加最高反向作业电压时流过的反向电流;

    · 4. 最高作业频率:正常作业时的最高频率;

    · 5. 反向康复时间:在规则条件下,从二极管外加反向电压开始到反向电流下降到最大反向电流的10%所需的时间。

    · 以上几个参数对于下面的分类很重要,有些品种的管子偏重于以上的某一个参数。

     

    · 依照二极管的用处分类:

    · 1. 整流二极管 整流是二极管最基本的用处,也是运用最广泛的电路之一,凡是有电路就有电源,有电源就有整流电路,整流就是将交流电变成直流电的过程,经过二极管不同的组合形式可以组成半波、全波、桥式整流。整流二极管经过的电流较大,归于面触摸性的二极管,这个可以理解,面积越大,多数载流子经过越多;

    · 现在广泛运用的整流二极管有1N4000-1N4007系列二极管,最大整流电流1A,最高反向电压在25v-1000V之间;另一种就是1N5400-1N5408系列二极管,最大整流电流,3A,最高反向电压50v-1000V;这两种二极管功能优秀、价格低廉,在电子电路中得到了十分广泛的运用;电流更大的还有10A10等。为了简化电路,将桥式整流电路组合成整流桥,或称为桥堆,也得到了广泛的运用;如下图所示二极管组成的5种整流电路。


    · 2. 检波二极管:检波和整流本质上都是二极管单导游电性的运用,它们之间的差别在于:第一,整流针对电源处理的,也就是将交流电变成直流电,供应电路运用;检波是针对信号处理的,它将调幅波或调频信号中的低频信号取出来,进行放大,推动音响或其它执行电路,它们的底子意图不同;第二,整流电路电流较大,检波电流较小,一般以100mA为标准,大于100mA的就是整流电路,反之就是检波电路;因为检波是处理信号,而信号一般电压较小、频率较高,因而检波二极管的特性上应该是死区电压较低、作业频率较高的点触摸性二极管,如锗二极管2AP9等,在老式收音机中得到了广泛的运用,现在又有了功能更好的检波二极管如1SS106等,可以极大的提高矿石收音机、直放式收音机、超外差式收音机的灵敏度;如下图直放式收音机中两个2AP9二极管组成了倍压检波电路。


    · 3. 稳压二极管 也叫齐纳二极管。聪明的人类发现二极管具有反向击穿后电压变化极小而电流变化极大的特色,便制成了稳压二极管,它作业在反向击穿区,可以起到稳压效果、还可以作为其它元件的基准电压进行比较;现在运用比较广泛的是1N4727-51系列稳压管,安稳电压从3V-30V,耗散功率1W;大一点的是1N5333-1N5388系列,安稳电压在3.3V-200v之间,耗散功率5W;留意它是作业中反向击穿区的,且只有反向电压到达或超越其稳压值后才起效果(当然不能超越其耗散功率),在选择稳压管的时分,不仅要考虑安稳电压还必须考虑其耗散功率,不然可能会击穿稳压二极管,使其损失效果。如下图1稳压二极管起稳压效果,图二,稳压二极管起基准电压效果;

    · 4. 变容二极管 前面在二极管的特性中说到过,其pn结适当于一个电容,当加正向电压时,其导通了,pn结宽度变窄,当其加反向电压时pn结宽度增加,适当于电容量下降,而且反向时其是截止的,因而使用这个原理制作了变容二极管,用它来取代手动的可变电容器,用于调谐、振动等与频率选择有关的电路中,使得电路更加简单,而且简单实现自动操控、回忆功能;它具有二极管的全部特性,比如正导游通,反向截止,不过其结构上专门增加了结电容。如下图TDA7000集成电路调频收音机中的变容二极管与电感组成了谐振电路,经过可变电阻改变其反向电压到达调谐的意图。


    · 5. 发光二极管(LED) 这是一种运用十分广泛的二极管,其导通电压比一般二极管高(1.8v-3v),反向电压较低,且不同色彩的二极管导通电压不同,因为其耗能低、亮度高、寿命长,价格低、效率高,迅猛占领了照明商场,在电子电路中多用作指示灯,反映电路的运转状态,它也具有一般二极管的一些特色;这种发光二极管按色彩分有红色、黄色、绿色、蓝色、白色光,形状各异,多个二极管组合在一同形成双色、三色发光二极管,和逻辑操控电路一同构成了绚丽多彩的漂亮灯。还有一种发光二极管叫闪耀二极管,它是在一般发光二极管的根底上增加了振动电路,按必定频率闪耀;


    · 6. 开关二极管 它是使用二极管的单导游电性,在半导体pn结上加上正向偏压后,在导通状态下,电阻很小(几十-几百欧);加上反向电压后截止,其电阻很大(硅管在100兆欧以上),在电路中起到电流经过或关断的效果,成为理想的电子开关,开关速度很快;常用的有典型的开关管为1N4148,在电路中经常见到,其它如1N4150、1N4448、1N457、1N914等;随着肖特基二极管、快康复二极管的呈现,多用它们作为开关管。如下图门电路中的开关二极管。


    · 7. 肖特基二极管(SBD) 又称肖特基势垒二极管,它是以发明人肖特基博士命名的。归于大电流、低功耗、超高速的元件,它的特色是反向康复时间很短,到达几纳秒,而作业电流却可到达几千安培,因为其导通、截止状态可以高速切换,故主要用在高频电路中,因为面触摸性的肖特基二极管作业电流大,故变频器、电机驱动器、逆变器和开关电源中的整流、续流、维护二极管常采用面触摸性的肖特基二极管,而点触摸性肖特基二极管,其作业电流稍小,常在高频电路中用作检波、小电流整流。肖特基二极管的缺点是反向耐压低,一般在100V一下,因而不能用在高电压电路中,肖特基二极管与一般二极管相同具有单导游电性。如下图开关电源电路板中输出整流电路选用的是肖特基二极管,输入电源整流电路选用的是整流桥,尖峰吸收二极管选用的快康复二极管;


    · 8. 恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管(SRD),是一种反向作业电压高、作业电流较大的高速半导体二极管,其反向根底电压可到达几千伏,反向康复时间一般为几百纳秒。快康复二极管广泛运用在开关电源、不间断电源、变频器和电机驱动器中,主要用作高频、高压和大电流整流和续流。它与一般二极管相同具有单导游电性;

     

    · 恢复二极管和肖特基二极管的主要区别

    · A. 前者的反向恢复时间为几百纳秒,后者更快,可达几纳秒;

    · B. 前者的反向击穿电压高,后者较低;· C. 前者的功耗较大,后者相对较低;

    · 鉴于它们的不同,恢复二极管留意用于高电压小电流的高频电路中,肖特基二极管主要用在低电压大电流的高频电路中。

    · 9. 双向触发二极管:它是三层、对称性质的二端半导体器材,等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN晶体管,这种管子的特性是双导游通,具有转折电压,低于这个电压时呈现高阻,高于这个电压时呈现低阻,其正反向特性彻底对称;,很多状况下用作触发双向晶闸管,还常用作过压维护、守时、移相等电路;常用的有DB3、DC34、DB4、DB6,转折电压不同;如下图由双向触发二极管和双向可控硅组成的调光灯电路图。


    · 10. 双基极二极管,又名单结晶体管,它由发射极、两个基极组成的三端负阻器材,当加在发射极上的电压到达峰值电压时,迅速导通,当电压低于谷底电压时电路截止,用于张弛、守时等电路,具有频率易调、温度功能好的优点;多和单向晶闸管合作组成可调电压电路;如下图由单向可控硅和单结晶体管组成的调光电路。


    · 11. 阻尼二极管 具有较高的反向作业电压和峰值电流、正向压降小,用于电视机行扫描电路中;常用的有2AN2CN2DN系列。如下图电视机行输出电路中的阻尼二极管。


    · 12. 瞬态电压按捺二极管 又称瞬态按捺二极管,简称TVS,有单极性和双极性之分,是一种二极管形式的高效能维护器材,当它南北极间的电压超越必定值时,能以极快的速度导通,将南北极间的电压固定值一个预定值上,从而维护了电子线路;留意它与稳压二极管的区别。

    · 13. 光电二极管:又名光敏二极管,它是一种光电转换器材,能将光转换为电信号,它在电路中需求反向连接;如下图光电二极管操控的音乐电路。


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    · 14. 还有一些二极管不多见,不常用如激光二极管、频率倍增用二极管、PIN二极管、雪崩二极管、江崎二极管等,这儿就不再介绍。

    · 另外还有一些根据用处叫的二极管如限幅二极管、续流二极管、调制二极管、混频二极管、放大二极管,这些使用上面的二极管都能实现,并没有显著的结构差异;

    · 在代换上作业频率高的、正向电流大、反向电压高的的可以代换频率低的、电流小、反向电压低的二极管。

    · 还有一些其它分法:按所运用的资料分:硅管、锗管;按封装外壳资料分:金属、玻璃、塑料;按pN结结构面分;点触摸性、面触摸性等,限于篇幅这儿不再细讲。



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