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面包芯语

一根筋的二极管

面包板社区 2022-12-04 20:00
今天和大家一起来看一下二极管的相关知识内容和典型的使用方法。在本章节中，您会看到如下几部分的内容：
  1. 二极管的基本概念相关的知识；
  2. 二极管的分类相关的基本知识；
  3. 二极管典型应用和电路等知识；

1.二极管的基本概念相关的知识

二极管的全称是晶体二极管，是一种具有单向导电特性的半导体器件，其内部结构由P型半导体和N型半导体构成，在外部具有两个引脚，P型半导体所引出的电极引脚叫做阳极，N型半导体所引出的电极引脚叫做阴极，P型半导体和N型半导体所烧结而成的接合面就是PN结。其电气符号和电路符号如图1所示。
1-二极管内部结构和电气符号
二极管具有单向导电特性，当PN结正向偏置时，二极管导通；二极管反向偏置时，二极管截止不导通。二极管的特性曲线如图2所示。
2-二极管的特性曲线
当给二极管两端加正向电压并且电压大于二极管的开启电压后，二极管导通，并且在工作范围内二极管的导通压降基本维持在一个固定的值左右，不会有较大的变化。这个值，硅管大约是0.7V，锗管大约是0.2V。未导通之前的电压范围叫做二极管的死区电压。
当给二极管两端加反向电压时，二极管处于截止状态几乎没有电流流过，但是当反向电压达到一定程度后，二极管的反向电流突然增大，这表明二极管被击穿。所以在使用二极管时应避免其反向电压过高。
二极管是有方向区分的，不管是直插的还是贴片的，在其柱体的一端有一条横杠，该横杠代表的是二极管的负极，另一端代表的是二极管的正极。如图3所示。
3-二极管的方向区分

2.二极管的分类相关的基本知识

二极管的种类繁多，各式各样。按照材料分，有硅管、锗管等；按照制造工艺可以分为点接触型二极管和面接触型二极管；按照功能可以分为：整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、肖特基二极管、发光二极管、、快恢复二极管、瞬态抑制二极管等。下面介绍几个典型的二极管。
发光二极管
发光二极管是二极管的一种，主要起到指示和照明作用，当给发光二极管通以合适的电流之后，二极管即会发光，可以用作电源指示、状态指示和照明用。发光二极管有红色、绿色、蓝色、白色、黄色等，根据其颜色不同，其工作电流和正向压降也不完全相同，其工作电流的一般范围为2-20mA，正向压降的一般范围为0.8-2V。
发光二极管的驱动方式一般有三种方式：1)拉电流方式；2)灌电流方式；3)硬件方式。如图4所示。
4-发光二极管的驱动方式
拉电流方式和灌电流方式主要是针对单片机驱动发光二极管的情况，所谓拉电流是由单片机输出高电平驱动二极管，所谓灌电流是由单片机输出低电平驱动二极管，建议灌电流的方式。
稳压二极管
稳压二极管的工作状态是处于反向击穿状态，当稳压二极管被击穿后，二极管两端的电压将会稳定在某个固定值附近，起到对电压的钳位作用，一般起到对后级电路的保护作用和稳压作用。其典型的电路如图5所示。
5-稳压二极管应用电路
必须要注意的是，稳压二极管要反向连接在电路中，即二极管的阳极接电源负，阴极接电源正。
瞬态抑制二极管TVS
瞬态抑制二极管的英文简称为TVS管，它是一种保护器件，当两端受到高能量的冲击时，TVS管瞬间将自身的高阻转化为低阻，从而吸收大电流保护后级电路。TVS管可以分为单向TVS和双向TVS，其位置一般在电源的输入端，防止瞬间的高于损坏后级的破坏电路，典型电路如图6所示。
6-TVS典型应用电路

3.二极管典型应用和电路等知识

二极管的主要特性就是单向导电特性，其所有的应用基本上都是以这个特性为依据的。在本章节中主要介绍如下几个应用：整流电路应用、续流二极管应用、防反接应用。对于其他应用可以私信我获取售后支持。
整流电路应用
所谓整流，就是将直流转化为交流的过程，所用的器件是整流桥，而整流桥是由四个二极管所构成的，交流电经过整流桥后变为脉动直流，通过加大电容滤波可以变为较为平滑的直流。整流电路以及电流的方向如图7所示。
7-典型的整流电路
续流二极管应用
续流二极管一般用于感性负载中，反向并联在感性负载两端，最典型的应用就是继电器驱动电路。如图8所示。
8-续流二极管典型应用
由于感性负载具有阻碍电流变化的特性，当继电器线圈在失电的瞬间，会在线圈两端感应出反向电动势，该反向电动势会非常高可能会超过三极管的集电极-发射极之间的耐压，从而把三极管击穿。在线圈两端反向并联一个二极管后，反向电动势经过续流二极管泄放，从而保护了三极管。
除此之外，续流二极管在DC/DC电路中也有非常重要的应用，这一部分在《电子入门03：电感的基本知识和用法》中详细描述过，大家可以翻阅。
防反接应用
在接电源线的时候，可能由于粗心把电源线给接反了把产品烧掉，为了防止这种情况，可以在电源输入端加入一个二极管，利用二极管的反向导电特性，实现电源防反接，即使电源被接反，由于二极管不能导通，也不会把后级电路给烧掉。典型电路图如图9所示。
9-二极管防电源反接
由于二极管存在正向压降，所以对于低电压的情况，要考虑二极管压降的影响。除此之外，可以使用MOS实现电源防反接，甚至可以使用整流桥来实现电源的无极性接线。
相信通过以上内容大家对二极管有了一定的认识，如果由疑问的地方欢迎留言讨论，或者私信我。在下一章节中，您将学习到有关三极管的相关知识。

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