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      二极管的分类及其应用

      作者:海飞乐技术 时间:2017-09-11 12:13

        二极管的分类
        从不同的角度,可以将二极管分为不同的类型。
        1. 按内部结构分
        按内部结构的不同,二极管可分为点接触型和面接触型。点接触型二极管是由一根很细的金属丝和一块半导体熔接在一起而构成PN结的。PN结内的正、负离子层,相当于存储的正、负电荷,与极板电容器带电的作用相似,因此PN结具有电容效应,这种电容效应称为结电容或极间电容。
        点接触型二极管的PN结结面积很小,因而极间电容很小,适用于高频工作,但不能通过较大的电流。因此主要用于高频检波、脉冲数字电路,也可用于小电流整流电路。面接触型二极管的PN结结面积大,因而极间电容也大,一般用于整流电路,而不宜用于高频电路中。
       
        2. 按材料分
        按照所用半导体材料的不同,二极管又可分为硅二极管和锗二极管。一股硅二极管多为面接触型,锗二极管多为点接触型。
       
        3. 按功率分
        按照使用功率大小来分,二极管一般分为大功率二极管、中功率二极管和小功率二极管三类。大功率二极管一般用于电源部分。
       
        二极管的应用
        二极管的应用范围很广,主要都是利用它的单向导电性。它可以用于整流、检波、钳位、限幅以及在脉冲与数字电路中作为开关元件。另外,利用二极管的反向击穿特性,可以制作成稳压管。
        1. 整流
        利用二极管的单向导电性可以将交流电压变为单方向的脉动电压,称为整流。简单电路如图1所示。关于整流电路的详细工作原理,将在稳压电源部分介绍。

      图1 整流电路 
      图1 整流电路
       
        2. 检波
        收音机从载波信号中检出音频信号称为检波。工作原理与整流相似。载波经过二极管后负半周被削去,经过电容使高频信号旁路,负载上得到低频信号,其原理性电路如图2所示。
      图2 检波电路 
      图2 检波电路
       
        3. 限幅
        限幅的作用是限制输出电压的幅度。某二极管限幅电路如图3(a)所示,设ui为正弦波,且UM>US。当ui<US时,VD截止,此时电阻R中无电流,故uo≈ui。当ui>US时,VD导通,此时如果忽略二极管压降,则uo=US。输出波形如图3(b)所示,从而达到限幅的目的。
      图3 限幅电路及波形 
      图3 限幅电路及波形
       
        4. 钳位与隔离
        当二极管正向导通时,由于正向压降很小,可以忽略,所以强制使其阳极电位与阴极电位基本相等,这种作用称为二极管的钳位作用。当二极管加反向电压时,二极管截止,相当于断路,阳极与阴极被隔离,称为二极管的隔离作用。
        如图4所示电路中,当输入端A的电位UA=+3V,B的电位UB=0V时,因为A端电位比B端电位高,所以VDA导通,如果忽略二极管正向压降,则UF≈+3V。当VDA导通后,VDB加的是反向电压,因而截止。在这里,VDA起到钳位作用,把输出端F的电位钳制在+3V,VDB起隔离作用,把输入端B和输出端F隔离开来。
      图4 二极管钳位与隔离 
      图4 二极管钳位与隔离
       
        5. 稳压管
        利用二极管的反向击穿特性,可将二极管制成稳压管。稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它和普通二极管一样,实质上也是一个PN结。由于它在电路中与适当数值的电阻配合后能够起稳定电压的作用,所以称为稳压管。稳压管的伏安特性和符号如图5示。
        稳压管的伏安特性与二极管的伏安特性相似,其差别是稳压管的反向特性曲线比较陡。稳压管与普通二极管不同,它工作在反向击穿区,即对应于反向特性曲线的AB段。由图5可见,稳压管击穿后,由于反向电流在相当大的范围内变化时,稳压管两端的电压却变化很小。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳压作用。
        注意:稳压管必须反接入电路中,才能起到稳压的作用。
      图5 稳压管的伏安特性和符号 
      图5 稳压管的伏安特性和符号



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