二极管知识
时间：2022-10-07 08:30:00
二极管总结
1、基本概念
二极管由管芯、管壳和两个电极组成。管芯是一个PN结，在PN晶体二极管由塑料、玻璃或金属材料制成，如下图所示。P从区域引出的电极称为正极或阳极，N从区域引出的电极称为负极或阴极。
1.1.二极管的伏安特性
二极管的伏安特性是指二极管两端电压与流过二极管的电流之间的关系。定性描述两者关系的曲线称为伏安特性曲线。硅二极管的伏安特性如下图所示。
1.2、正向特性
1)加上正电压小，二极管电阻大，正电流几乎为零，曲线OA该段称为无导通区或死区。一般硅管死区电压约为0.5伏, 锗死区电压约为0.2伏，也称为门槛电压或阈值电压。
2)当外加正电压超过死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管电阻很小，正电流开始增加，进入正导区，但电压与电流不成比例AB段。正电流随外加电压的增加迅速增加，如BC段特性曲线陡直，伏安关系近似线性，充分引导。
3)二极管导通后两端的正压称为正压降(或管压降)，几乎恒定。硅管的压降约为0.7V，锗管的压降约为0.3V。
1.3、反向特性
- 当二极管承受反向电压时，加强了PN结的内电场，二极管电阻大，此时只有小的反向电流。OD段称为反向截止区，此时电流称为反向饱和电流。在实际应用中，反向电流越小，二极管的反向电阻越大，反向截止性能越好。一般硅二极管的反向饱和电流低于几十微安，锗二极管达到数百微安，大功率二极管稍大。
- 当反向电压升高到一定值(图中D点)时，反向电流急剧增加，进入反向击穿区，D点对应的电压称为反向击穿电压。二极管被击穿后，电流过大会损坏管道。因此，除稳压管外，二极管的反向电压不得超过击穿电压。
2、整流电路
2.1.单向半波整流电路
二极管就像自动开关，u2.正半周时，自动连接电源和负载，u2为负半周时，自动将电源与负载切断。因此，由下图可见，负载上得到方向不变、大小变化的脉动直流电压uo如下图所示。因为电路只在u2的正半周有输出，因此被称为半波整流电路。对调整流二极管的极性，可获得负极直流脉动电压。
2.2.全波整流电路
整流原理：
1)当u二是半周，A点电位最高，V点电位最低，二极管V1和V3导通，V2和V4截止日期，电流通道为 A→V1→RL→V3→B。
2)当u二是负半周，B点电位最高，A点电位最低，二极管V2和V4导通，V1和V3截止，电流的通路是 B→V2→RL→V4→A。
可见，在u2变化周期内，负载RL电压和电流的波形始终流过自上而下的电流，如下图所示。
3、滤波电路
整流电路将交流电转化为脉动直流电，但它含有大量的交流成分（称为纹波电压）。因此，脉动直流中的交流成分需要过滤掉，称为滤波。
3.1、电容滤波
电容滤波的特点是：
1)输出电压平均值与滤波电容C和负载电阻RL与大小有关，C的容量或RL电阻越大，放电速度越慢，输出电压越大，滤波效果越好。
2)使用大容量滤波器电容时，连接电源的瞬时充电电流特别大。电容滤波器结构简单，负载直流电压UL较高，纹波也较小，但输出特性较差，因此适用于负载电压较高小的场合。
参数选择：
- 输出电压：UL=U2(半波) UL=1.2*U2(全波或桥式)
- 电容器的选择：C>=(0.03~0.05)/RL
- 二极管的选择：Urm=1.41*U2
3.2、电感滤波
电感滤波器的特点：由于自感电势的作用，二极管的导通角比电容滤波电路增大，流过二极管的峰值电流减小，外部特性好，负载能力强。电感滤波电路主要用于电容滤波器不称职的大电流负载或负载频繁变化，很少用于小功率电子设备。
对直流分量： XL=0 相当于短路，大部分电压下降RL上。
谐波分量： f 越高，XL 电压越大，大部分降低的电压就越大XL因此，在输出端获得相对平稳的直流电压。
当出平均电压约为：UL=0.9U2
3.3、RC – pai型滤波
电流小，要求低，常用电阻代替电感L，构成RC-pai型式滤波器。成本低，体积小，滤波效果好。但由于电阻消耗功率，电源损耗功率大，电源效率降低，一般适用于输出电流小的场合。
4、稳压二极管
当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流Iz在Izmax和 Izmin之间时,其两端电压近似为常数。
