常用電子元器件簡單分析-二極管
幾乎在所有的電子電路上，都要用到二極管，它在許多電路中起著重要作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一。
二極管原理圖
二極管分類
二極管種類很多：接照所用的半導(dǎo)體材料劃分，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（si管）；根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等；按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。
二極管的導(dǎo)電特性
二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分校娏髦荒軓亩O管的正極流入，負(fù)極
流出。下面通過簡單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。
①正向特性
在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能真正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V)，稱為二極管的“正向壓降”。
②反向特性
在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管擊穿。
二極管應(yīng)用電路
圖1是太陽能電站控制器設(shè)計(jì)中電源降壓部分電路圖，圖1中左邊輸入連接電站蓄電池組，該電壓變化范圍為48 ~65V，通過本電路后，在最右端標(biāo)注47V處可以輸出穩(wěn)定的46.3V左右的電壓，該電壓直接接DC-DC模塊輸入端，模塊的輸出端就可得到我們需要的+15V或其他電壓。別看這個(gè)電路僅有7個(gè)元件，但它們中的每個(gè)元件發(fā)揮的作用都是非常大的，這7個(gè)元件中有三個(gè)屬于二極管，可見二極管在電路中的重要性，下面對該電路圖所有元件進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖1 二極管應(yīng)用電路
①RN1大家千萬別認(rèn)為RN1是一個(gè)電容，只是原理圖中它長的像電容而已，這是一個(gè)1A的自恢復(fù)保險(xiǎn)，當(dāng)流過RN1的電流超過1A時(shí)，該元件就會(huì)自動(dòng)切斷電路。加入該元件的主要目的是為了防止電路板上發(fā)生短路或過流時(shí)損壞電路板上元件，當(dāng)電路中有短路現(xiàn)象時(shí)，電流會(huì)在瞬間達(dá)到很大值，通過RN1的電流只要超過1A就會(huì)自動(dòng)切斷電流，從而有效地保護(hù)電路。當(dāng)短路現(xiàn)象解除，電流降下來時(shí)，RN1 又會(huì)重新接通，這就是所謂的“自恢復(fù)保險(xiǎn)”。
②Z1這是一個(gè)1.5KE100V瞬態(tài)抑制二極管，它主要的作用是防止電路板遭遇雷擊。瞬態(tài)抑制二極管又叫瞬態(tài)抑制器，Z1可以承受最大1.5kV 的瞬間電壓，但它只能允許低了100V的電壓通向D1，高于100V的電壓會(huì)被它全部吸收，由此可知該瞬態(tài)抑制二極管在這里起到防止過壓進(jìn)而保護(hù)電路的作用。需要注意，高于100V的電壓不可長時(shí)間加在它的兩端。
③D1普通二極管1N4007，這里起單向?qū)щ娮饔茫绻脩舨恍⌒膶⑿铍姵貥O性接反，因?yàn)橛羞@個(gè)二極管的存在，電路也不會(huì)形成回路，從而保護(hù)電路板上元件不被損壞。
④Q1是NPN型三極管，主要起擴(kuò)流的作用，前端來的電壓經(jīng)過4.7k電阻和47V穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后，電流會(huì)變得非常弱小，必須使用該三極管放大電流后才可供給后級(jí)使用。
⑤DW1是47V穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管必須反向接才能正常工作，如圖1所示，本電路將前端高于47V的電壓穩(wěn)定在47V，R1用來消耗損失掉的這部分電壓，由此可見，穩(wěn)壓二極管必須和電阻配合使用才能起到穩(wěn)壓的作用。比如前端電壓為55V，穩(wěn)壓到47V后，必須有一電阻來承受這8V的壓降，電阻的阻值也要合理選擇，需要計(jì)算通過它的電流，還要計(jì)算下一級(jí)三極管的電流放大倍數(shù)，再結(jié)合負(fù)載最大功率最終選取合適電阻。如果穩(wěn)壓二極管用在一般僅提供穩(wěn)定電壓的電路上，那這個(gè)擴(kuò)流三極管可以省去，穩(wěn)壓二極管的陰極直接輸出電壓就可以。
⑥C1是濾波電容，濾除尖峰脈沖，保持三極管Q1輸出端電壓更加穩(wěn)定。
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