ch13 特殊二极管及其基本应用
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二极管主要特性及应用场合二极管是一种具有两个端口的电子元件,由一个P型半导体和一个N型半导体组成。
它具有一些独特的特性,使其在电子电路中有各种应用。
首先,二极管具有单向导电性。
当二极管的正极端(即P型半导体)的电位高于负极端(即N型半导体)时,二极管处于正向工作。
在这种情况下,电流能够顺利通过二极管,使其具有低电阻性。
而当二极管的电压极性相反,即正极端的电位低于负极端时,二极管处于反向工作。
在这种情况下,二极管具有很高的电阻,电流无法通过。
这种单向导电性使二极管成为整流器和开关等应用中的重要元件。
其次,二极管具有正向压降特性。
当二极管处于正向工作时,会有一个称为正向压降(也叫正向电压丢失)的现象出现。
正向压降是指二极管在正向工作时电压降低的量,通常为0.6-0.7伏特。
这种特性使得二极管可以用于电源电压的稳定,例如将直流电源的电压降到一个合适的范围,以满足其他元件的工作要求。
再次,二极管还具有快速开关特性。
由于二极管能够在亚纳秒的时间内从关断状态转换为导通状态,所以能够以很高的频率进行开关操作。
这使得二极管适用于高频电路中的开关元件,如频率合成器、射频调制器等。
除了以上的基本特性之外,二极管还具有温度稳定性和小尺寸等优点。
二极管的电流-电压关系符合Shockley方程,可以通过改变温度来调整二极管的导电特性。
这种温度稳定性使得二极管在温度变化较大的环境中仍可正常工作。
同时,由于二极管结构简单,体积小巧,所以可以方便地集成在集成电路中,满足现代电子产品对小型化的要求。
基于以上特性,二极管在电子电路中有许多应用场合。
下面是一些主要的应用:1. 整流器:由于二极管具有单向导电性,可以将交流信号转换为直流信号。
将二极管放置在交流电源电路中,即可实现整流功能。
2. 保护元件:二极管的单向导电性使其在电路中扮演保护元件的角色。
在电路中,当电压超过设定值时,二极管会变为低电阻态,将过高的电压泄放至地。
这样能够保护其他元件免受高电压的损害。
几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管的管压降:硅二极管(不发光类型)正向管压降0.7V,发光二极管正向管压降为随不同发光颜色二不同。
二极管的应用1、整流二极管利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
2、开关元件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。
利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。
3、限幅元件二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。
利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。
4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。
5、检波二极管在收音机中起检波作用。
6、变容二极管使用于电视机的高频头中。
7、显示元件用于电视机显示器上。
[编辑本段]二极管的工作原理晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。
当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和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I0。
当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。
[编辑本段]二极管的类型二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。
根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。
电路中的二极管有哪些常见应用二极管是一种常见的电子元件,具有方向性导电特性。
由于其特殊的性质,二极管在电路设计中有着广泛的应用。
本文将介绍一些常见的二极管应用。
1. 整流器应用:二极管最常见的应用之一是作为整流器。
在交流电源中,二极管可将交流电信号转换为直流电信号。
当正向偏置时,电流可以流过二极管,而在反向偏置时,则可以阻止电流通过。
这种性质使得二极管非常适合用于整流电路,例如用于变压器和电源中。
2. 电压稳定器应用:二极管还可以用于构建电压稳定器电路。
通过合适地连接二极管,可以实现稳定输出电压。
常见的二极管电压稳定器包括Zener二极管稳压器和肖特基二极管稳压器。
这些电压稳定器可用于保护负载免受电压波动的影响。
3. 信号调制应用:二极管可以用来调制信号。
例如,调频调制器中的二极管可以根据调制信号的不同变化量来改变射频信号的振荡频率。
通过改变二极管的偏置,可以实现信号调制的目的。
4. 瞬变保护应用:二极管可以用于电路中的瞬变保护。
当电路中出现过电压、过流等瞬态事件时,二极管可以通过快速响应来保护其他电子元件。
常见的应用包括电路中的反向极限保护二极管、静电保护二极管等。
5. 光电二极管应用:光电二极管(Photodiode)是一种可以将光信号转化为电信号的二极管。
它广泛应用于光电传感器和光通信系统中。
光电二极管可以测量光强度、光功率等参数,在光通信中起到非常重要的作用。
6. 温度测量应用:温度传感器是许多电子设备中常见的部件。
二极管的反向偏置电流与温度之间存在着一定的关系。
通过利用二极管的这一性质,可以设计出简单而有效的温度测量电路。
7. 非线性电路应用:二极管的非线性特性使其成为构建非线性电路的有力工具。
例如,二极管的伏安特性曲线可以用于设计音频处理电路、频率倍增电路和斜波发生电路等。
除了以上列举的应用,二极管在电子技术中还有许多其他的应用,如振荡器、开关、反馈控制等。
二极管的特殊性质使其在电子领域中扮演着重要的角色,为各种电路的设计和实现提供了技术支持。
二极管的原理与应用1. 二极管的基本原理•二极管是一种最简单的半导体器件,它由一个正偏导电的P型半导体材料和一个负偏导电的N型半导体材料组成。
•P型半导体材料中的空穴是主要载流子,N型半导体材料中的电子是主要载流子。
•当P端施加正电压,N端施加负电压时,形成正向偏置,二极管呈现导通状态,电流通过。
•当P端施加负电压,N端施加正电压时,形成反向偏置,二极管呈现截止状态,电流不通过。
2. 二极管的常见应用1.整流器•在电路中,二极管可以作为整流器使用,将交流电转换为直流电。
•顺向偏置时,二极管处于导通状态,只有正半周通过,负半周被截断,实现了电流的单向传输。
•这种特性使得二极管常用于电源电路和电子设备中,用于转换电源的交流电为所需的直流电。
2.信号检测器•二极管的非线性特性使其可用于信号检测器,用于检测和修正模拟或数字信号。
•当信号的幅度超过二极管的正向电压时,二极管将充当一个开关,使得信号通过。
•这种检测特性使得二极管在无线电接收器、调制解调器和通信系统中得到广泛应用。
3.发光二极管(LED)•发光二极管是一种能够将电能转换为可见光的电子器件,通过电压施加到PN结上,使得电子与空穴复合并发射光子。
•LED可以用于指示灯、数码显示、照明等方面,具有低功耗、高亮度、长寿命的优点。
•随着发光材料和封装技术的不断发展,LED的应用范围不断扩大,已广泛用于电子产品、户外显示屏和照明领域。
4.齐纳二极管•齐纳二极管是一种具有特殊材料的二极管,可以在反向偏置时发生电流穿越现象,被用于高频电路和微波电路中。
•齐纳二极管的特殊材料在反向偏置时形成了一个很小的空穴层,使得电流能够以非常低的电压通过。
•这使得齐纳二极管被广泛应用于射频识别(RFID)、毫米波通信和雷达系统等领域。
3. 小结•二极管是一种基本的半导体器件,根据正向或反向偏置的不同状态,可以实现电流的导通或截止。
•二极管的原理可以应用于整流、信号检测、LED发光和齐纳效应等领域。
二极管及其应用二极管的符号依据半导体的物理原理,可从理论上分析得到PN结的伏安特性的表达式,此式通常称为二极管方程,即:IS为反向饱和电流UT为温度的电压当量,在常温(300K)下,UT=26mV。
当U0时,且UUT,则电流I与U基本成指数关系。
当U0时,且UUT,则电流I=-IS1. 最大整流电流IOM二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。
2. 反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压,一般是二极管反向击穿电压UBR的一半。
二极管击穿后单向导电性被破坏,甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。
反向电流大,说明管子的单向导电性差,IRM受温度的影响,温度越高反向电流越大。
硅管的反向电流较小,锗管的反向电流较大,为硅管的几十到几百倍。
4 最高工作频率fM是二极管工作的上限频率。
它主要由PN结的结电容大小打算。
信号频率超过此值时,二极管的单向导电性将变差。
应当指出,由于制造工艺的限制,即使是同一型号的器件,其参数的离散性也很大,因此,手册上经常给出参数的范围。
另一方面,器件手册上给出的参数是在肯定测试条件下测得的,若条件转变,相应的参数值也会变化。
影响工作频率的缘由—PN 结的电容效应结论:1. 低频时,因结电容很小,对PN 结影响很小。
高频时,因容抗增大,使结电容分流,导致单向导电性变差。
2. 结面积小时结电容小,工作频率高。
整流电路作用:把沟通电转换成脉动直流电。
分类: 半波整流全波整流桥式整流倍压整流1、单相半波整流电路单相半波整流电路如图(a)所示波形图如图(b)所示。
(a)电路图(b)波形图依据图可知,输出电压在一个工频周期内,只是正半周导电,在负载上得到的是半个正弦波。
负载上输出平均电压为流过负载和二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压2、桥式整流电路(1)组成:由四个二极管组成桥路(2)工作原理:u2正半周时:D1 、D3导通,D2、D4截止u2负半周时:D2、D4 导通,D1 、D3截止(3)主要参数:输出电压平均值:Uo=0.9u2输出电流平均值:Io=Uo/Ro=0.9u2 / RL流过二极管的平均电流:ID=Io/2二极管承受的最大反向电压: 电容滤波1.电路和工作原理V 导通时给C 充电,V 截止时C 向RL 放电;滤波后uo 的波形变得平缓,平均值提高。
各种二极管的用途及常用二极管各种二极管的用途及常用二极管各种二极管的用途及常用二极管各种二极管的用途1、检波二极管 A、用于检波电路 B、用于鉴频电路 C、用于鉴相电路 D、用于混频电路 E、用于限幅电路 F、用于AGC电路 G、用于测试电路 H、用于指示器电路 I、用于其它电路 2、变容二极管 A、用于调谐电路 B、用于倍频电路 C、用于控制电路 D、用于其它电路 3、整流二极管 A、用于整流电路 B、用于供电电路 C、用于节电电路 D、用于照明电路 E、用于稳压电路 F、用于测试电路 G、用于控制电路 H、用于保护电路 I、用于指示器电路 J、用于其它电路 4、恒流二极管 A、用于稳流电路 B、用于充电电路 C、用于测试电路 D、用于放大电路 E、用于保护电路 F、用于其它电路 5、稳压二极管 A、用于稳压电路 B、用于延迟电路 C、用于保护电路 D、用于其它电路 6、双向触发二极管 A、用于调压电路 B、用于控制电路 C、用于其它电路 7、发光二极管 A、用作指示灯 B、用作指示器 C、用于显示器 D、用于检测电路 E、用于闪烁电路 F、用于整流电路 G、用于稳压电路 H、用于其它电路 8、负阻发光二极管 A、用于过压保护电路 B、用于其它电路 9、红外发光二极管 A、用于发射器 B、用于接收器 10、肖特基二极管 A、用作逆变器的保护 B、用作开关电源续流 C、用作升压二极管 D、用作阻尼二极管 11、隧道二极管 A、用于高频电路 B、用于单、双稳态电路 C、用于保护电路 12、开关二极管 A、用于检波电路 B、用于钳位电路 C、用于抗干扰电路 D、用于自动控制电路 E、用于保护电路 F、有于门电路 G、用于其它电路 13、硅电压开关二极管 A、用于高压发生器 B、用于脉冲发生器 14、光电二极管 A、用于光控电路 B、用于光信号放大 C、用于光/暗通光控 15、温敏二极管 A、用于温控电路 B、用于恒压源电路 C、用于恒流源电路 16、精密二极管 A、用于恒流源电路 B、用于恒压源电路 C、用于桥式对管测量 D、用于数字温度测量 E、用于优质对数放大 F、用于晶体管线性化 G、用于热敏电阻线性化 17、快恢复二极管 A、用于整流电路 B、用于续流管 C、用作升压管 D、用作阻尼管 E、用于其它电路 18、双向过压保护二极管 A、用于保护电路 B、用于其它电路常用二极管1.整流二极管整流二极管结构主要是平面接触型,其特点是允许通过的电流比较大,反向击穿电压比较高,但PN结电容比较大,一般广泛应用于处理频率不高的电路中。
二极管的特性与应用1. 什么是二极管?二极管是一种半导体器件,具有只能传导电流一个方向的特性。
它由P型半导体和N型半导体连接而成。
当二极管正向偏置时,电流可以自由地流经。
而当反向偏置时,电流几乎完全被隔离。
因此,二极管被广泛地应用于电子电路中。
2. 二极管的特性二极管的特性主要有两种,正向特性和反向特性。
2.1 正向特性当二极管正向偏置时,电流可以自由地流经。
在正向偏置下,二极管的电压将随电流而变化,但变化并不是线性的。
2.2 反向特性当二极管反向偏置时,电流几乎完全被隔离。
但是,实际上仍然会有一个极小的反向电流存在。
这个电流被称作反向饱和电流。
反向饱和电流的大小与二极管的材料、温度等因素有关。
3. 二极管的应用二极管的应用非常广泛,以下是其中的几个方面。
3.1 整流器二极管可以用作电路中的整流器,将交流电转换成直流电。
例如,桥式整流电路使用了四个二极管来完成整流。
3.2 稳压器二极管可以用作稳压器,稳定电路中的电压。
稳压二极管的原理是使用二极管的反向特性来控制电路中的电压。
3.3 LEDLED(Light Emitting Diode)是一种通过电子发光的器件。
它是一种特殊的二极管,在一定的电压下可以发光。
LED的应用非常广泛,例如车灯、背光等领域。
3.4 快速开关二极管可以用作快速开关,在电路中控制电流的通断。
例如,二极管可以用在电路中的反向保护,当过高的电压出现时,可以通过快速开关来避免电路中的元器件受到损坏。
4. 结论作为一种基础的半导体器件,二极管的特性与应用十分丰富。
本文就二极管的特性和应用进行简单的介绍,希望能够对读者有所帮助。
二极管的特性与应用(doc 29页)二极管的特性与应用几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管的工作原理晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。
当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和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I0。
当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。
二极管的类型二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。
根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。
按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。
由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。
面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。
平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。
二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。
在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。
下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
1. 正向特性。