最近看到一個(gè)奇怪的電路符號(hào)，很熟悉，但是卻想不起來它到底是干什么用的了。知識(shí)的用進(jìn)退廢在我的腦子里展現(xiàn)的淋漓盡致。就下面這個(gè)符號(hào)，這就是一個(gè)典型的二極管的標(biāo)志?？啥O管到底能做什么用呢？其實(shí)標(biāo)志上就說的一清二楚了：?jiǎn)蜗驅(qū)娏?。就這個(gè)單向?qū)ǖ墓δ?，奠定了二極管極為重要的應(yīng)用基礎(chǔ)。它就像城市中的單向道路，指導(dǎo)電流向你想要的地方前進(jìn)。雖然我很討厭單向道路。但是在電路中就很喜歡了，因?yàn)槲覀兿胝瓶仉娐分械囊磺小?/p>
一個(gè)理想的二極管就像一扇單向開的門一樣，只允許電流超一個(gè)方向流通，這個(gè)流通的方向稱為正向，而阻止電流超另一個(gè)方向流通，這個(gè)方向就是反向。
根據(jù)二極管的特性，可以將二極管分成多個(gè)類型。
齊納二極管——齊納二極管是二極管的一種，它允許電流正向流動(dòng)，它也可以工作在反向擊穿但在擊穿狀態(tài)下，齊納二極管有穩(wěn)壓應(yīng)用，齊納二極管使用pn結(jié)在反向偏置模式，給齊納效應(yīng)。
隧道二極管——隧道二極管用于微波應(yīng)用。
肖特基二極管——肖特基二極管是一種金屬-半導(dǎo)體結(jié)二極管，也稱為熱載流子二極管、低壓二極管或肖特基勢(shì)壘二極管。肖特基二極管由半導(dǎo)體與金屬的結(jié)形成。肖特基二極管提供快速開關(guān)動(dòng)作并具有低正向壓降。正如我們所知，在PN結(jié)二極管中，p型和n型連接在一起形成PN結(jié)。而在肖特基二極管中，使用鉑或鋁等金屬代替 P 型半導(dǎo)體。
發(fā)光二極管——它是最有用的一種二極管，當(dāng)二極管以正向偏置連接時(shí)，流過結(jié)的電流產(chǎn)生光。
可變電容二極管——這種二極管也稱為VARICAP二極管，盡管可變電容的輸出可以表現(xiàn)出一般的pn結(jié)二極管，但由于它們是不同類型的二極管，這種二極管被批準(zhǔn)提供首選的電容變化。
光電二極管——這種以一定的光能產(chǎn)生電流的二極管落在它上面，在正向偏置電流從p轉(zhuǎn)移到n的情況下，而在反向光電流反向流動(dòng)的情況下，有兩種類型的光電二極管即PN光電二極管和PIN光電二極管。
我們知道有兩種類型的半導(dǎo)體材料：本征半導(dǎo)體和外征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中，電子數(shù)和空穴濃度在室溫下是相等的。在非本征半導(dǎo)體中，將雜質(zhì)添加到半導(dǎo)體中以增加電子數(shù)或空穴數(shù)。這些雜質(zhì)是五價(jià)（砷、銻、磷）或三價(jià)（硼、銦、鋁）。
半導(dǎo)體二極管有兩層。一層是p型，另一層是n型半導(dǎo)體。
如果我們?cè)诎雽?dǎo)體（硅和鍺）中添加三價(jià)雜質(zhì)，則會(huì)出現(xiàn)更多的空穴并且它是正電荷。因此這種類型的層被稱為 p 型層。
如果我們?cè)诎雽?dǎo)體（硅或鍺）中添加五價(jià)雜質(zhì)，由于電子過多，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)電荷。因此這種類型的層被稱為n型層。
在 N 型區(qū)域中，多數(shù)電荷載流子是電子，少數(shù)電荷載流子是空穴。而在 P 型區(qū)域中，大多數(shù)電荷載流子是空穴，而負(fù)電荷載流子是電子。由于濃度差異，擴(kuò)散發(fā)生在大多數(shù)電荷載流子中，它們與相反的電荷重新結(jié)合。它產(chǎn)生正離子或負(fù)離子。他們聚集在路口附近。而這個(gè)區(qū)域被稱為耗盡區(qū)。
當(dāng)二極管的正極或p型接負(fù)極，n型或負(fù)極接電池正極時(shí)，這種二極管接反偏。
當(dāng)正極或p型端接電池正極，n型或負(fù)極接電池負(fù)極時(shí)，這種二極管接正向偏壓。
前向偏置在偏置半導(dǎo)體連接到外部源。當(dāng) p 型半導(dǎo)體連接到源或電池的正極端子而負(fù)極端子連接到 n 型時(shí)，則稱這種類型的結(jié)是正向偏置的。在正向偏壓中，結(jié)附近的內(nèi)建電場(chǎng)方向與外加電場(chǎng)方向相反。這意味著合成電場(chǎng)的大小小于內(nèi)置電場(chǎng)。因此，電阻率較小，因此耗盡區(qū)較薄。在硅中，電壓為 0.6 V 時(shí)，耗盡區(qū)的電阻完全可以忽略不計(jì)。
反向偏置在反向偏置中，n 型連接到電池的正極，p 型連接到電池的負(fù)極。在這種情況下，施加的電場(chǎng)和內(nèi)建電場(chǎng)的方向相同，并且電場(chǎng)的結(jié)果比內(nèi)建電場(chǎng)的幅度更大，從而產(chǎn)生更大的電阻，因此耗盡區(qū)更厚。如果施加的電壓變大，則耗盡區(qū)變得更電阻和更厚。
無偏二極管當(dāng)沒有外部源應(yīng)用于半導(dǎo)體時(shí)，稱為無偏二極管。電場(chǎng)建立在 p 型和 n 型材料之間的耗盡層上。發(fā)生這種情況是因?yàn)椴黄胶?。由于摻雜而產(chǎn)生的電子和空穴。在室溫下，對(duì)于硅二極管來說，0.7V 是勢(shì)壘電位。
二極管的特性二極管IV曲線
請(qǐng)注意，對(duì)于典型二極管，y 軸上的電流在 0.7 伏的正向電壓下如何流過二極管。擊穿電壓是電流開始沿相反方向流動(dòng)的地方，對(duì)于典型的二極管來說，這是 -50 伏特。所有真正的二極管也會(huì)有漏電流，其中電流會(huì)在沒有正向偏置時(shí)從陰極流向陽(yáng)極。有時(shí)，您可能需要了解其他特性，例如二極管電阻。對(duì)于許多電路來說，這并不是一個(gè)真正出現(xiàn)的因素。然而，對(duì)于更敏感的電路，在正向偏置模式下計(jì)算二極管電阻的一種方法是您可以使用經(jīng)典的電阻 = 電壓 / 電流方程。在這種情況下，您可以針對(duì)不同的電路模式測(cè)量二極管兩端的二極管電壓降，這些電路模式與通過二極管的電流有關(guān)。
二極管方程
Is = 暗飽和電流
q = 電子電荷值
Vd = 二極管兩端的電壓
n = 理想因子，對(duì)于理想二極管，n = 1，對(duì)于實(shí)際二極管，n = 1 到 2
k = 玻爾茲曼常數(shù)，1.38064852E-23 焦耳/開爾文
T =溫度（開爾文）
常見的二極管電路整流二極管半波整流
如果我們只想要一個(gè)正弦信號(hào)的上半部分，可以直接在電路中加入一個(gè)二極管，利用二極管的單向?qū)ㄗ饔?，濾除信號(hào)的下半部分。如下圖所示。
全波整流
半波整流有個(gè)缺點(diǎn)就是有一半的信號(hào)能量給消耗掉了，有時(shí)候我們更需要全波整流。這個(gè)時(shí)候可以用下面的二極管電路來實(shí)現(xiàn)。如下圖所示（動(dòng)畫有點(diǎn)慢，耐心看完）
反激二極管
這個(gè)有時(shí)候也叫緩沖二極管、續(xù)流二極管和抑制二極管。反激二極管是一種使用二極管來減少突然電壓尖峰的便捷方式，該尖峰在通過感性負(fù)載的電流突然變化時(shí)發(fā)生。正如我們?cè)陉P(guān)于電感器的文章中所討論的那樣，每當(dāng)電感器看到通過它的電流發(fā)生變化時(shí)，它都會(huì)產(chǎn)生一個(gè) EMF 電壓尖峰以試圖穩(wěn)定電流變化。
在許多電路中，這種產(chǎn)生的 EMF 通常是不需要的，有時(shí)會(huì)損壞電路的其他部分。為了消除損壞，可以放置一個(gè)二極管，以便在出現(xiàn) EMF 電壓尖峰時(shí)鼓勵(lì)電流流過二極管，而不是流經(jīng)可能損壞的其他電路組件。一個(gè)有用的常見電路是小型風(fēng)扇或繼電器電感器的控制。通常，大多數(shù)數(shù)字引腳可以提供小于 20 毫安的電流，因此需要電流放大器。請(qǐng)參見下面的示例二極管原理圖。
NPN晶體管在這里工作得很好，因?yàn)閿?shù)字引腳可以提供 10 毫安的電流來打開 NPN 晶體管，并且晶體管可以處理風(fēng)扇或繼電器電感器所需的安培左右的電流。每當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)，電感器就會(huì)看到電流急劇下降并產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)尖峰。
如果沒有二極管，尖峰將流過晶體管，通常會(huì)損壞它。通過將二極管與電感器并聯(lián)，EMF 電壓尖峰使二極管導(dǎo)通，并允許電流流過二極管并返回電感器并消散。這種電流回流到電感器是這種二極管名稱的來源。
穩(wěn)壓二極管
齊納二極管設(shè)計(jì)為在擊穿電壓模式下工作。利用這一點(diǎn)的一種方法是使用齊納穩(wěn)壓器。我們只需要一個(gè)電阻和一個(gè)正確選擇的齊納，就可以為我們提供所需的電壓輸出。下面可以看到一個(gè)示例齊納二極管電路。
齊納二極管會(huì)將輸入電壓降至該電路中二極管的擊穿電壓以用于輸出。為了做到這一點(diǎn)，它必須允許電流流過二極管，這將作為熱量消散，但僅當(dāng)輸入電壓高于擊穿電壓時(shí)。所需的輸出電壓將決定齊納二極管，因?yàn)槟鷮⒏鶕?jù)其擊穿電壓選擇二極管以匹配輸出電壓。你必須得到一個(gè)可以處理必須耗散的功率的二極管。
阻塞二極管二極管的這種使用只是對(duì)二極管用于引導(dǎo)電流僅沿一個(gè)方向流動(dòng)的情況的名稱。
一個(gè)很好的例子是太陽(yáng)能電池板和電池充電器電路。當(dāng)太陽(yáng)出來并且太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生電流時(shí)，它們的電壓通常會(huì)高于電路正在充電的電池，因此電流將從電池板流入電池。
然而，在夜間，沒有陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池板上，因此它們不會(huì)產(chǎn)生電流。此時(shí)電池將處于更高的電壓并且沒有阻塞二極管，電流將從電池流入面板，浪費(fèi)能量。當(dāng)在太陽(yáng)能電池板和電池之間放置一個(gè)二極管時(shí)，它將允許電流從電池板流入電池，但不允許電流從電池流入電池板。因此，它“阻止”了電流以不希望的方式流動(dòng)。
另一個(gè)有用的地方是電路中的電池。任何時(shí)候有人可能將電池裝反，或?qū)⒅绷麟娫床宸矗Ｗo(hù)電路的好方法是使用阻塞二極管。
二極管確保只有正確的電壓極性才能讓電流流入電路，保護(hù)它們免受負(fù)電壓的影響。
鉗位二極管鉗位二極管只是一種使用電容器和二極管來控制信號(hào)直流電平的方法。在下面的示例電路中，電容器和二極管在輸入交流信號(hào)上產(chǎn)生直流偏移。
如果我們想向另一個(gè)方向進(jìn)行 DC 偏移，那么我們只需反轉(zhuǎn)二極管的方向，如下所示。
如果你在二極管和地之間放置一個(gè)電壓源，你可以走得更遠(yuǎn)，這樣你就可以在所需的方向上增加更多的直流偏置。
削波二極管與鉗位相反的是剪輯。在這里，您可以使用串聯(lián)電阻器和二極管來截取輸入信號(hào)中不需要的部分。對(duì)于正向限幅，二極管的布置使其在信號(hào)高于正向電壓時(shí)導(dǎo)通，因此二極管傳導(dǎo)電流，將上限電壓限幅在 0.7 伏左右。下面可以看到一個(gè)例子。R2 只是一個(gè)示例電阻器，不是必需的。
在上面的示例中，請(qǐng)注意最大上電壓如何被限制在 0.7 伏特，這是二極管的正向電壓。
如果需要負(fù)削波，您可以簡(jiǎn)單地翻轉(zhuǎn)二極管。在這種情況下，只要信號(hào)輸入為負(fù)值超過正向電壓，二極管就會(huì)導(dǎo)通并傳導(dǎo)電流，將負(fù)信號(hào)限制在 -0.7 伏特。下面是一個(gè)例子。同樣，不需要 R2。請(qǐng)注意信號(hào)的負(fù)部分如何被削波到 -0.7 伏。
『本文轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除』
