有關(guān)二極管的基本知識(shí)

　　1. 基本概念

　　二極管由管芯、管殼和兩個(gè)電極構(gòu)成。管芯就是一個(gè)PN結(jié)，在PN結(jié)的兩端各引出一個(gè)引線，并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構(gòu)成了晶體二極管，如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽(yáng)極，N區(qū)的引出的電極稱為負(fù)極或陰極。

　　1.1 二極管的伏安特性

　　二極管的伏安特性是指加在二極管兩端電壓和流過(guò)二極管的電流之間的關(guān)系，用于定性描述這兩者關(guān)系的曲線稱為伏安特性曲線。通過(guò)晶體管圖示儀觀察到硅二極管的伏安特性如下圖所示。

　　1.2 正向特性

　　1)外加正向電壓較小時(shí)，二極管呈現(xiàn)的電阻較大，正向電流幾乎為零，曲線OA段稱為不導(dǎo)通區(qū)或死區(qū)。一般硅管的死區(qū)電壓約為0.5伏, 鍺的死區(qū)電壓約為0.2伏，該電壓值又稱門坎電壓或閾值電壓。

　　2)當(dāng)外加正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)幾乎被抵消，二極管呈現(xiàn)的電阻很小，正向電流開始增加，進(jìn)入正向?qū)▍^(qū)，但此時(shí)電壓與電流不成比例如AB段。隨外加電壓的增加正向電流迅速增加，如BC段特性曲線陡直，伏安關(guān)系近似線性，處于充分導(dǎo)通狀態(tài)。

　　3)二極管導(dǎo)通后兩端的正向電壓稱為正向壓降(或管壓降)，且?guī)缀鹾愣?。硅管的管壓降約為0.7V，鍺管的管壓降約為0.3V。

　　1.3 反向特性

　　1)二極管承受反向電壓時(shí)，加強(qiáng)了PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，二極管呈現(xiàn)很大電阻，此時(shí)僅有很小的反向電流。如曲線OD段稱為反向截止區(qū)，此時(shí)電流稱為反向飽和電流。實(shí)際應(yīng)用中，反向電流越小說(shuō)明二極管的反向電阻越大，反向截止性能越好。一般硅二極管的反向飽和電流在幾十微安以下，鍺二極管則達(dá)幾百微安，大功率二極管稍大些。

　　2)當(dāng)反向電壓增大到一定數(shù)值時(shí)(圖中D點(diǎn))，反向電流急劇加大，進(jìn)入反向擊穿區(qū)，D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓。二極管被擊穿后電流過(guò)大將使管子損壞，因此除穩(wěn)壓管外，二極管的反向電壓不能超過(guò)擊穿電壓。

　　2. 整流電路

　　2.1 單向半波整流電路

　　二極管就像一個(gè)自動(dòng)開關(guān)，u2為正半周時(shí)，自動(dòng)把電源與負(fù)載接通，u2為負(fù)半周時(shí)，自動(dòng)將電源與負(fù)載切斷。因此，由下圖可見，負(fù)載上得到方向不變、大小變化的脈動(dòng)直流電壓uo如下圖所示。由于該電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。如果將整流二極管的極性對(duì)調(diào)，可獲得負(fù)極性的直流脈動(dòng)電壓。

　　2.2 全波整流電路

　　整流原理：

　　設(shè)變壓器二次側(cè)的電壓為：

　　1)當(dāng)u2為正半周時(shí)，A點(diǎn)電位最高，V點(diǎn)電位最低，二極管V1和V3導(dǎo)通，V2和V4截止，電流的通路是 A→V1→RL→V3→B。

　　2)當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，B點(diǎn)電位最高，A點(diǎn)電位最低，二極管V2和V4導(dǎo)通，V1和V3截止，電流的通路是 B→V2→RL→V4→A。

　　可見，在u2變化的一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載RL上始終流過(guò)自上而下的電流，其電壓和電流的波形為一全波脈動(dòng)直流電壓和電流，如下圖所示。

　　3. 濾波電路

　　整流電路將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分(稱為紋波電壓)。為此需要將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除掉，這一過(guò)程稱為濾波。

　　3.1 電容濾波

　　電容濾波的特點(diǎn)為：

　　1)輸出電壓平均值的大小與濾波電容C及負(fù)載電阻RL的大小有關(guān)，C的容量或RL的阻值越大，其放電速度越慢，輸出電壓也越大，濾波效果越好。

　　2)在采用大容量濾波電容時(shí)，接通電源的瞬間充電電流特別大。電容濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓UL較高，紋波也較小，但是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。

　　參數(shù)選擇：

　　1) 輸出電壓：UL=U2(半波) UL=1.2*U2(全波或橋式)

　　2) 電容的選擇：C>=(0.03~0.05)/RL

　　3) 二極管的選擇：Urm=1.41*U2

　　3.2 電感濾波

　　電感濾波器特點(diǎn)：由于自感電動(dòng)勢(shì)的作用使二極管的導(dǎo)通角比電容濾波電路時(shí)增大，流過(guò)二極管的峰值電流減小，外特性較好，帶負(fù)載能力較強(qiáng)。電感濾波電路主要用于電容濾波器難以勝任的大電流負(fù)載或負(fù)載經(jīng)常變化的場(chǎng)合，在小功率電子設(shè)備中很少使用。

　　對(duì)直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。

　　對(duì)諧波分量: f 越高，XL 越大,電壓大部分降在XL上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。

　　當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：UL=0.9U2

　　3.3 RC – pai型濾波

　　在電流較小、要求不高的情況下，常用電阻代替電感L，構(gòu)成RC-pai型濾波器。它成本低、體積小，濾波效果好。但由于電阻要消耗功率，所以電源的損耗功率較大，電源的效率降低，一般適用于輸出電流小的場(chǎng)合。

　　4. 穩(wěn)壓二極管

　　當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,當(dāng)工作電流Iz在Izmax和 Izmin之間時(shí),其兩端電壓近似為常數(shù)。

　　5. 二極管的分類