二極管工作原理及應(yīng)用你都知道嗎?
信息來源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2021-10-30
二極管種類有很多,根據(jù)其不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。下面我們主要來看看發(fā)光二極管和穩(wěn)壓二極管的工作原理及應(yīng)用。
二極管工作原理
晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對(duì),產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
什么是發(fā)光二級(jí)管
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵(Ga)與砷(As)、磷(P)、氮(N)、銦(In)的化合物制成的二極管,當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化硅二極管發(fā)黃光,銦鎵氮二極管發(fā)藍(lán)光。
發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片,在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層,稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時(shí),半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
發(fā)光二極管工作原理
與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成,也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給加上正向電壓后,從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子,在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合,產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同,釋放出的能量越多,則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
發(fā)光二極管的應(yīng)用
1、交流電源指示燈
該電路只要連接220V/50Hz的交流供電線路,LED就會(huì)被點(diǎn)亮,指示電源接通。限流電阻R的阻值為220V/IF。
2、交流開關(guān)指示燈
用LED作白熾燈開關(guān)指示燈的電路,當(dāng)開關(guān)斷開燈泡熄滅時(shí),電流經(jīng)R、LED 和燈泡EL形成回路,LED亮,方便人們?cè)诤诎抵姓业介_關(guān)。此時(shí)曲于回路中的電流很小,燈泡是不會(huì)亮的。當(dāng)接通開關(guān)時(shí),燈泡被點(diǎn)亮,而LED則熄滅。
3、交流電源插座指示燈
用雙色(共陰極) LED作交流電源插座指示燈的電路。插座的供電由開關(guān)S控制。當(dāng)紅光LED亮?xí)r,插座無電;當(dāng)綠光LED亮?xí)r,插座有電。
4、保險(xiǎn)管座指示燈
LED用作工廠設(shè)備配電箱保險(xiǎn)管座指示燈的電路。當(dāng)保險(xiǎn)管完好時(shí),LED不亮;當(dāng)保險(xiǎn)管熔斷時(shí),LED會(huì)被點(diǎn)亮,以指示用戶是哪一個(gè)熔斷器已被燒斷,以便更換。這對(duì)于用肉眼無法觀察好壞的瓷芯式熔斷器來說是非常方便的。
5、直流電源指示燈
什么是穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管,它是利用PN結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管,以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶?chǎng)合的二極管。
穩(wěn)壓二極管工作原理
穩(wěn)壓二極管也稱齊納二極管或反向擊穿二極管,在電路中起穩(wěn)定電壓作用。它是利用二極管被反向擊穿后,在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化這一特點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)壓的。
穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管,通常由硅半導(dǎo)體材料采用合金法或擴(kuò)散法制成。其伏安特性曲線與普通二極管相似,但反向擊穿曲線比較陡。
穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū),由于它在電路中與適當(dāng)電阻配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用,故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí),反向電流很小,當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí),反向電流突然猛增,穩(wěn)壓管從而反向擊穿,此后,電流雖然在很大范圍內(nèi)變化,但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小,利于這一特性,穩(wěn)壓管訪問就在電路到起到穩(wěn)壓的作用了。
而且,穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的,當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常,但如果反向電流超過允許范圍,穩(wěn)壓二極管則會(huì)被徹底擊穿而損壞,所以,與其配合的電阻往往起到限流的作用。
穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用
1、浪涌保護(hù)電路
穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸@就使得它可作為限制或保護(hù)之元件來使用,因?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到,故對(duì)于這種應(yīng)用特別適宜。
2、電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路
電壓過高時(shí),穩(wěn)壓二極管能將其集電極電位由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?,通過待機(jī)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
3、電弧抑制電路
在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管,當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時(shí),由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收,所以當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),開關(guān)的電弧也就被消除了。這個(gè)應(yīng)用電路在工業(yè)上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
4、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
串聯(lián)穩(wěn)壓管,電路的基極被穩(wěn)壓二極管鉗定在一定值,那么其發(fā)射極就輸出恒定的電壓了.這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。