二极管*常见的功能是允许电流沿一个方向(称为二极管的正向)通过,而沿相反的方向(反向)阻止电流通过。这样,二极管可以被视为止回阀的电子版本。这种单向行为称为整流,用于将交流电(ac)转换为直流电(dc)。整流器、二极管的形式可用于诸如从无线电接收机中的无线电信号提取调制之类的任务。但是,由于二极管具有非线性电流-电压特性,因此其行为可能比这种简单的开关动作更为复杂。*当在正向方向上存在一定的阈值电压或切入电压时(该二极管被称为正向偏置的状态),半导体二极管才开始导电。正向偏置二极管两端的电压降*随电流变化很小,并且是温度的函数。此效果可用作温度传感器或参考电压。此外,当二极管两端的反向电压达到称为击穿电压的值时,二极管对反向流动的高电阻突然降至低电阻。可以通过选择半导体材料和制造过程中引入材料中的掺杂杂质来定制半导体二极管的电流-电压特性。这些技术用于创建执行许多不同功能的**二极管。例如,二极管用于调节电压(齐纳二极管),保护电路免受高压浪涌(雪崩二极管)的影响,对收音机和电视接收机进行电子调谐(变容二极管),以产生射频振荡(隧道二极管)、耿氏二极管、IMPATT二极管,并产生光(发光二极管)。 二极管在电路中起到稳定电压、保护其他元件的作用。BCP54 SOT223
二极管主要应用:电子电路应用几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管。半导体二极管在电路中的使用能够起到保护电路,延长电路寿命等作用。半导体二极管的发展,使得集成电路更加优化,在各个领域都起到了积极的作用。二极管在集成电路中的作用很多,维持着集成电路正常工作。下面简要介绍二极管在以下四种电路中的作用。[6](1)开关电路在数字、集成电路中利用二极管的单向导电性实现电路的导通或断开,这一技术已经得到广泛应用。开关二极管可以很好的保护的电路,防止电路因为短路等问题而被烧坏,也可实现传统开关的功能。开关二极管还有一个特性就是开关的速度很快。这是传统开关所无法比拟的。[6](2)限幅电路在电子电路中,常用限幅电路对各种信号进行处理。它是用来让信号在预置的电平范围内,有选择地传输一部分信号。大多数二极管都可作为限幅使用,但有些时候需要用到**限幅二极管,如保护仪表时。[6](3)稳压电路在稳压电路中通常需要使用齐纳二极管,它是一种利用特殊工艺制造的面结型硅把半导体二极管,这种特殊二极管杂质浓度比较高,空间电荷区内的电荷密度大,容易形成强电场。当齐纳二极管两端反向电压加到某一值,反向电流急增,产生反向击穿。 RB751S40变容二极管用于电子调谐、频率变换等,是通信领域的好帮手。
怎么测量二极管的好坏?测量二极管的好坏:使用数字万用表或具有二极管测试功能的万用表,将红色测试引脚连接到二极管的正极,黑色测试引脚连接到二极管的负极。通过测试正向电压和反向电阻来判断二极管的好坏。正常情况下,二极管导通时,正向电压接近额定值,反向电阻很高,接近无穷大。若二极管损坏,正向电压会非常低或反向电阻显示无穷大。这些测试可用于确定二极管的工作状态。准备工作:将万用表选择为二极管测试模式。确保红色测试引脚连接到二极管的正极(称为阳极),黑色测试引脚连接到二极管的负极(称为阴极)。正向电压测试:将二极管的正极与测试引脚连接,负极与测试引脚连接。读取万用表上的正向电压值。正常情况下,如果二极管正常工作,读数应接近于二极管的额定正向电压(通常为)。反向电阻测试:将二极管的正极与测试引脚连接,负极与测试引脚连接。读取万用表上的反向电阻值。正常情况下,二极管在反向时应具有高阻值,接近于无穷大。如果万用表显示一个非常低的反向电阻值或接近于零,那可能表示二极管出现问题。通过测量正向电压和反向电阻,我们可以初步判断二极管的好坏。如果正向电压接近额定值且反向电阻很高,那么二极管是正常的。
二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上。高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。 在数字电路中,二极管常被用作逻辑门的基本组件,实现信号的逻辑运算。
二极管在电子电路中起着至关重要的作用,主要作用包括:整流:利用二极管的单向导电性,可以将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。这是二极管在电源电路中的常见应用,通过整流,可以使得电路中的电流或电压具有统一的极性。开关:二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。因此,可以利用二极管的开关特性,组成各种逻辑电路,实现电路的开启和关闭功能。发光二极管能将电能转化为光能,照亮我们的生活。逻辑集成电路74HC138PW TSSOP16
二极管的小型化和集成化是电子元件发展的重要趋势。BCP54 SOT223
要理解二极管的工作原理,必须从二极管的结构说起。晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。当外加电压等于零时,由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。BCP54 SOT223