模拟电路笔记(一)晶体二极管及其应用

2024-02-08 14:38

本文主要是介绍模拟电路笔记(一)晶体二极管及其应用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

模拟电路笔记(一)晶体二极管及其应用

  • 二极管概念
  • 二极管主要参数
  • 二极管特性
  • 二极管应用
    • 1、整流
    • 2、滤波

二极管概念

1. 二极管的构成

二极管(Diode),文字符号 D。
P型半导体带空穴,正电;N型半导体带自由电子,带负电,组合成PN结,所以内部有一个电场,就有了单向导电性
在这里插入图片描述
2. 二极管的分类
在这里插入图片描述
2.1 按材料分
硅二极管

正向压降:0.6V - 0.7V 正向电阻:3k - 7k

锗二极管

正向压降:0.2V - 0.3V 正向电阻:1k - 2k

2.2 按用途分

TVS二极管

瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,将其两极间的高阻抗变为低阻抗

作用在信号源、电源灯输入处,并联电路,得到保护电路

肖特基二极管 和整流二极管

普通硅二极管的耐压可以做得较高,但是它的恢复速度低,只能用在低频的整流上,如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电,最后导致管子严重发热烧毁.

相同点:1 工作与反向截止区;2 都单向导电,用于整流场合。

区别在于:
1、肖特基二极管的耐压能常较低,但是它的恢复速度快,可以用在高频场合,故开关电源采用此种二极管作为整流输出用
2、稳压二极管稳压是额定值,肖特基二极管稳压值有范围。

名字作用
整流二极管将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管。
检波二极管检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
开关二极管在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,它的特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。
变容二极管变容二极管是利用 PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件,被广泛地用于参量放大器,电子调谐及倍频器等微波电路中。
发光二极管用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。

二极管主要参数

  1. 最大整流电流Iom
    Iom是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。I<Iom
  2. 最高反向工作电压Urm
    Urm是二极管工作时允许外加的最大反向电压,超过此值时,二极管可能因反向击穿而损坏。Ur<Urm

二极管特性

  1. 伏安特性 / 单向导电性
    二极管的伏安特性是指加在二极管两端电压和流过二极管的电流之间的关系,用于定性描述这两者关系的曲线称为伏安特性曲线,

伏安特性曲线是非线性曲线,二极管的电压和电流是非线性关系,不适用欧姆定律
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201202153559200.png?x-oss-process=ima

死区电压:OA段

外加正向电压较小时,二极管呈现的电阻较大,正向电流几乎为零,曲线OA段称为不导通区或死区。
硅管的死区电压约为0.5V~0.7V,
锗的死区电压约为0.2V~0.3V,

正向导通:AC段

当外加正向电压超过死区电压时,PN结内电场几乎被抵消,二极管呈现的电阻很小,正向电流开始增加,进入正向导通区,但此时电压与电流不成比。随外加电压的增加正向电流迅速增加,
二极管导通后两端的正向电压称为正向压降(或管压降),且几乎恒定。硅管的管压降约为0.7V,锗管的管压降约为0.3V。

反向截止区:OD段

二极管承受反向电压时,加强了PN结的内电场,二极管呈现很大电阻,此时仅有很小的反向电流。此时电流称为反向饱和电流。实际应用中,反向电流越小说明二极管的反向电阻越大,反向截止性能越好。
硅二极管的反向饱和电流在100 VA 以下
锗二极管则达100 VA ~ 1000VA,大功率二极管稍大些。

反向击穿区:ED段

当反向电压增大到一定数值时(图中D点),反向电流急剧加大,进入反向击穿区,D点对应的电压称为反向击穿电压。二极管被击穿后电流过大将使管子损坏,因此除稳压管外,二极管的反向电压不能超过击穿电压。

二极管应用

1、整流

电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小随时间变化的交流电流变换为方向不随时间变化的脉冲直流电

半波整流电路

电压:Uo = 0.45U2
电流:Io = (0.45U2)/ RL
最大电压:UR = 1.414U2

在这里插入图片描述
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桥式整流电路

电压:Uo = 0.9U2
电流:Io = (0.9U2)/ RL
最大电压:URM = 1.414U2
在这里插入图片描述

2、滤波

交流电经过整流后得到的是脉动直流,这样的直流电源由于所含交流纹波很大,不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份,让整流后的电压波形变得比较平滑。

电容滤波电路

电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用
在这里插入图片描述
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电感滤波电路

电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用
在这里插入图片描述
RC滤波电路
使用两个电容和一个电阻组成RC滤波电路,又称π型RC滤波电路。见图2-3-27所示。这种滤波电路由于增加了一个电阻R1,使交流纹波都分担在R1上。R1和C2越大滤波效果越好,但R1过大又会造成压降过大,减小了输出电压。一般R1应远小于R2。
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4. LC滤波电路
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