二極管在電路中的作用
信息來(lái)源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2021-12-09
1、整流
利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。
在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加電壓使P區(qū)相對(duì)N區(qū)為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。
整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，全波整流?！≌鳂蚓褪菍⒄鞴芊庠谝粋€(gè)殼內(nèi)了。分全橋和半橋。全橋是將連接好的橋式整流電路的四個(gè)二極管封在一起。半橋是將四個(gè)二極管橋式整流的一半封在一起，用兩個(gè)半橋可組成一個(gè)橋式整流電路，一個(gè)半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路； 在整流橋的每個(gè)工作周期內(nèi)，同一時(shí)間只有兩個(gè)二極管進(jìn)行工作，通過(guò)二極管的單向?qū)üδ埽呀涣麟娹D(zhuǎn)換成單向的直流脈動(dòng)電壓。
2、開(kāi)關(guān)
二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開(kāi)關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。利用二極管的開(kāi)關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。
由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?，在正偏壓下PN結(jié)導(dǎo)通，在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關(guān)斷的作用，成為一個(gè)理想的電子開(kāi)關(guān)。
最基本的開(kāi)關(guān)電路如圖所示，在這個(gè)電路中，二極管的兩端分別通過(guò)電阻連接到Vcc和GND上，二極管處于反向偏置的狀態(tài)，不會(huì)導(dǎo)通。通過(guò)C1點(diǎn)施加的交流電壓就無(wú)法通過(guò)二極管，在C2后無(wú)法檢測(cè)到交流成分。
在這張圖中，二極管的接法與上圖相反，處于正向?qū)顟B(tài)的二極管可以使得施加在C1點(diǎn)的交流信號(hào)通過(guò)二極管，并在C2的輸出出呈現(xiàn)出來(lái)。這就是二極管導(dǎo)通時(shí)的狀態(tài)，我們也可稱它為開(kāi)關(guān)的“導(dǎo)通”狀態(tài)。
這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電路，通過(guò)直流偏置的狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流信號(hào)的控制。在實(shí)用的過(guò)程中，通常是保證一邊的電平不變，而調(diào)節(jié)另一方的電平高低，從而實(shí)現(xiàn)控制二極管的導(dǎo)通與否。在射頻電路中，這種設(shè)計(jì)多會(huì)在提供偏置的線路上加上防止射頻成分混入邏輯/供電線路的措施以減少干擾，但總的來(lái)說(shuō)這種設(shè)計(jì)還是很常見(jiàn)的。
3、限幅
所謂限幅二極管就是將信號(hào)的幅值限制在所需要的范圍之內(nèi)。由于通常所需要限幅的電路多為高頻脈沖電路、高頻載波電路、中高頻信號(hào)放大電路、高頻調(diào)制電路等，故要求限幅二極管具有較陡直的U-I特性，使之具有良好的開(kāi)關(guān)性能。
限幅二極管的特點(diǎn)：1、多用于中、高頻與音頻電路；2、導(dǎo)通速度快，恢復(fù)時(shí)間短；3、正偏置下二極管壓降穩(wěn)定；4、可串、并聯(lián)實(shí)現(xiàn)各向、各值限幅；5、可在限幅的同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。
二極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。
如圖所示。當(dāng)vI小于二極管導(dǎo)通電壓時(shí)，二極管不導(dǎo)通，vO ? vI；當(dāng)vI超過(guò)二極管的導(dǎo)通電壓vD，二極管導(dǎo)通，其兩端電壓就是vD。由于二極管正向?qū)ê螅鋬啥穗妷鹤兓苄?，所以?dāng)vI有很大變化時(shí)，vO的值卻被限制在一定范圍內(nèi)。這種電路可用來(lái)減少某些信號(hào)的幅值，以適應(yīng)不同的要求或保護(hù)電路中的元器件。
4、續(xù)流
續(xù)流二極管并聯(lián)在線兩端,當(dāng)流過(guò)線圈中的電流消失時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉.從而保護(hù)了電路中的其它原件的安全.續(xù)流二極管在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端,當(dāng)電感線圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不立即消失,此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過(guò)一個(gè)二極管釋放,起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。電感線圈、繼電器、可控硅電路等都會(huì)用到續(xù)流二極管防止反向擊穿現(xiàn)象。
凡是電路中的繼電器線圈兩端和電磁閥接口兩端都要接續(xù)流二極管。接法如上面的圖，二極管的負(fù)極接線圈的正極，二極管的正極接線圈的負(fù)極。不過(guò)，你要清楚，續(xù)流二極管并不是利用二極管的反方向耐壓特性，而是利用二極管的單方向正向?qū)ㄌ匦浴?br />
5、檢波
檢波（也稱解調(diào)）二極管的作用是利用其單向?qū)щ娦詫⒏哳l或中頻無(wú)線電信號(hào)中的低頻信號(hào)或音頻信號(hào)取出來(lái)，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、電視機(jī)及通信等設(shè)備的小信號(hào)電路中，其工作頻率較高，處理信號(hào)幅度較弱。
檢波二極管在電子電路中用來(lái)把調(diào)制在高頻電磁波上的低頻信號(hào)（如音頻信號(hào)）檢出來(lái)。一般高頻檢波電路選用鍺點(diǎn)接觸型檢波二極管。它的結(jié)電容小，反向電流小，工作頻率高。
6、變?nèi)?br />
變?nèi)荻O管(Varactor Diodes)又稱"可變電抗二極管"，是利用pN結(jié)反偏時(shí)結(jié)電容大小隨外加電壓而變化的特性制成的。反偏電壓增大時(shí)結(jié)電容減小、反之結(jié)電容增大，變?nèi)荻O管的電容量一般較小，其最大值為幾十皮法到幾百皮法，最大區(qū)容與最小電容之比約為5:1。它主要在高頻電路中用作自動(dòng)調(diào)諧、調(diào)頻、調(diào)相等、例如在電視接收機(jī)的調(diào)諧回路中作可變電容。
當(dāng)外加順向偏壓時(shí)，有大量電流產(chǎn)生，PN（正負(fù)極）結(jié)的耗盡區(qū)變窄，電容變大，產(chǎn)生擴(kuò)散電容效應(yīng)；當(dāng)外加反向偏壓時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡電容效應(yīng)。但因加順向偏壓時(shí)會(huì)有漏電流的產(chǎn)生，所以在應(yīng)用上均供給反向偏壓。
現(xiàn)調(diào)頻的方法很多，大致可分為兩類，一類是直接調(diào)頻，另一類是間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號(hào)電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率(實(shí)質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件)，變?nèi)荻O管調(diào)頻便屬于此類。間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理(如積分)后，再對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到調(diào)頻的目的。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到的頻偏大，線路簡(jiǎn)單，故應(yīng)用較廣;間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高，但不易獲得較大的頻偏。
7、顯示
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，英文是Light Emitting Diode。。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管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娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，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。
8、穩(wěn)壓
一般二極管都是正向?qū)?，反向截?加在二極管上的反向電壓、如果超過(guò)二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊：當(dāng)反向電壓加到一定程度時(shí)，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過(guò)較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好;反過(guò)來(lái)著，只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡管流過(guò)管子的電在變化很大，而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫穩(wěn)壓管。、
9、觸發(fā)
觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管（DIAC）屬三層結(jié)構(gòu)，具有對(duì)稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來(lái)觸發(fā)雙向可控硅 ，在電路中作過(guò)壓保護(hù)等用途。
雙向觸發(fā)二極管工作時(shí)一只正向?qū)ㄒ恢环聪驅(qū)?，?dǎo)通電壓是兩只穩(wěn)壓管的正向?qū)妷号c反向擊穿電壓的疊加，因此觸發(fā)二極管是不區(qū)分正負(fù)極的。只要外加電壓大于觸電壓VBO就可導(dǎo)通，一旦導(dǎo)通，要使它恢復(fù)斷流，只有將電源切斷或者使其電流、電壓將至保持電流，保持電壓以下。
雙向觸發(fā)二極管的特性曲線如圖所示。雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對(duì)稱。當(dāng)器件兩端所加電壓U低于正向轉(zhuǎn)折電壓 V（B0）時(shí)，器件呈高阻態(tài)。當(dāng)U>V(B0)時(shí)，管子擊穿導(dǎo)通進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。同樣當(dāng)U大于反向轉(zhuǎn)折電壓V（BR）時(shí)，管子同樣能進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。
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