二极管在电路中的作用

整流二极管的作用及其整流电路

Rectifier diode 整流二极管一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。

通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。其结构如图1所示。P区的载

流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P

区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过

大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电

压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），

称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体

锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。

通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。

这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一

般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波

整流需连成整流桥使用。一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它

包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。

二极管整流电路

一、半波整流电路

图5-1是一种最简单整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载

电阻Rfz 组成。变压器把市电电压（多为220V）变换为所需要的交变电压E2、

D 再把交流电变换为脉动直流电。下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整

流的。

变压器次级电压E2是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波

形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，E2为正半周即变压器上端为正下端为

负。此时二极管承受正向电压面导通，E2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2

π 时间内，E2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电

压，不导通，Rfz上无电压。在π～2π时间内，重复0～π 时间的过程，而在3π～

4π时间内，又重复π～2π时间的过程，这样反复下去，交流电的负半周就被"削

２Ｏ０７年　第１２期　仪表技术与传感器　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　２００ｒ７　Ｎｏ．１２　

光电二极管在光栅解调电路中的应用　

常天英，贾磊，隋青关，李东升　

（山东大学控制科学与工程学院光纤传感技术工程研究中心，山东济南２５００６１）　

摘要：在对光电二极管施加５　Ｖ偏置电压的情况下，对于其接收的不同强度的光信号，采用不同的负载电阻而输出的　

电信号进行了大量实验。实验表明：不同强度的光信号以及不同阻值的负载电阻对其输出信号均有影响，给出了确切的　数据和形象的曲线。可以得出结论：在光栅解调电路中，对于确定的光路，可以通过实验找到最佳负载电阻，从而便于实　

现对外界物理量的测量。　关键词：光电二极管；光信号；负载电阻；偏置电压　

中图分类号：ＴＰ２１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１８４１（２Ｏ０７）１２一Ｏ０４４—０２　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　Ｆｉｂｅｒ　Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　

ＣＨＡＮＧ　Ｔｉａｎ－ｙｉｎｇ，ＪＩＡ　Ｌｅｉ，ＳＵＩ　Ｑｉｎｇ－ｍｅｉ，ＬＩ　Ｄｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ　（０ｐ６ｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅ，，￣ｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，　

Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ＇ｎａｎ　２５００６１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ’Ｓ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｏｕｔｐｕｔ￣ｉｇｎａｌ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ＂ｏＶａｌＳ　ｇｉｖｅｎ　ｔｈｅ　

ｒｅｖｅｒｓｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ５　Ｖ　ａｎｄ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｓｉｇｎａｌｓ　ａｒｅ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　

二极管其他7中应用电路详解

许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单

向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和

应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管

参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，

因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路

无法用单向导电特性来解释其工作原理。

二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导

电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性

才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的

温度补偿电路等。

1 二极管简易直流稳压电路及故障处理

二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简

单，成本低，所以应用比较广泛。

二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。

二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这

一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。

如图1.1所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的

VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。

图1.1 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路

1.1电路分析思路说明

分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学

者而言就更加困难了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。

（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极

管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。

（2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多

的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可

以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接

地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只

稳压二极管在电路中的作用及工作原理

稳压二极管（Zener diode）是一种特殊的二极管，它能够在逆向电压达到特定的阈值后维持稳定的电压。稳压二极管在电路中主要用于提供一定的稳定电压，以保护其他电子元件不受过高的电压破坏，或者用于产生稳定的参考电压。以下将详细介绍稳压二极管的作用及工作原理。

1.电压稳定器：稳压二极管可以提供一个稳定的电压源，确保电路中其他元件的工作电压不会超过其耐压范围。

2.电压源调节：通过合适连接稳压二极管，可以调节输出电压的大小，使其保持稳定。

3.电压限制器：稳压二极管能够在逆向击穿时提供较低的电阻，从而起到限制电压的作用。

稳压二极管的工作原理与普通二极管相似，但其特殊之处在于具有逆向击穿的特性。当施加在稳压二极管的正向电压小于其前向压降时，它的导通特性与普通二极管相同。然而，当施加在稳压二极管的逆向电压超过一定的阈值时，它就进入了击穿区域。在击穿区域中，稳压二极管会维持一个稳定的逆向电压，而其电流将呈现跨导状态，即变化微小。

1. 齐纳击穿（Zener breakdown）：在款通区域中，电场足够强以至于电子与空穴击穿。这种击穿机制用于电压低于5.6V的稳压二极管。

2. 穿隧击穿（Avalanche breakdown）：在击穿区域中，电场足够强以至于产生高能带载荷，导致电子发生穿隧效应并击穿。这种击穿机制用于高于5.6V的稳压二极管。 当稳压二极管处于逆向击穿状态时,它的电压将保持相对稳定，这是由于击穿电压决定了电流流过的通道的电阻。稳压二极管的电阻通常很小，因此在选择合适的稳压二极管时需要根据实际需求来确定。

需要注意的是，稳压二极管在正向电流和逆向电流过大时会发热，因此需要根据其电流和电压特性来选择合适的散热方式，以确保其工作的稳定性和可靠性。

总结起来，稳压二极管能够提供稳定的电压源，在电路中起到保护其他元件或产生稳定参考电压的作用。其工作原理是通过击穿机制维持一个稳定的逆向电压，具有较低的电阻特性。在使用稳压二极管时，需要注意其电流和电压特性，并选择合适的散热方式，以确保其正常工作。