电路板上怎么分辨开关二极管

核心提示稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件检波二极管就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材

稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件

检波二极管就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

二极管起什么作用

如果是普通继电器,比如功率继电器,或者电压继电器,那么V1、V2方向反了。反向并联在线圈上的二极管叫做续流二极管,起到抑制吸收反向电动势的作用。如果是电流继电器,那么V1、V2起到过流保护的作用,防止线圈在大电流情况下发热烧毁。V3是反向保护。

扩展资料:

用途分类

1、检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型,所以其结电容较小,工作频率较高。一般都采用锗材料制成。就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。

锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流二极管,就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,因此结电容较大,一般为3kHZ以下。最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。

分类如下:硅半导体整流二极管2CZ型、硅桥式整流器QL型、用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅二极管,二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为07V,锗管为03V)。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。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制二极管,通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5、混频二极管,使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

参考资料:

-二极管

二极管的概念

问题一:电路中的二极管起什么作用 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:型号1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

问题二:二极管的作用有哪些? 二极管的作用:

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、作为开关元件。

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、作为限幅元件。 二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为07V,锗管为03V)。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。

知识点延伸:

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:

①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。

②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。

③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。

问题三:电路中的二极管起什么作用 起2个作用,箝位和隔离。

所谓箝位,是利用二极管导通时其压降基本为恒定值(硅管约07V,锗管约03V)这一特性,将输入端的电压(电平)传送到输出端。

隔离是利用二极管反向特性,隔离高电平不会反馈到输入端。

举例说明:是一个二极管组成的“或”门电路,假设A为“1”,B、C为“0”,A点的“1”电平通过D1传送到输出端P,由于B、C都是“0”,D2、D3截止,P的“1”就会D2、D3隔离不会反馈到B、C端。

问题四:二极管 干什么用的 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。

baikebaidu/vie弗/1016

问题五:二极管三极管各有什么作用,有什么区别? 二极管的作用整流,三极管的作用是放大。

问题六:发光二极管起什么作用…?二极管和发光二极管有什么区别…? 二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode),另外,还有早期的真空电子二极管;它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子,这种电子器件按照外加电压的方向,具备单向电流的转导性。一般来讲,晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。当外加电压等于零时,由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态,这也是常态下的二极管特性。 发光二极管它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。

发光二极管可以用来测电流的方向,还可以作各种各样的彩灯等等

问题七:里面的二极管有什么作用 保护吗怎么保护 二极管并联在负载上,利用二极管的稳压作用,当二极管反向接通时,在二极管被击穿的情况下,其电流将瞬间增大,在外电压增大时,由于电流从被击穿的二极管上通过,而不会经过与二极管并联的负载上,从而可以保护与其并联的器件。常见唬有保护场效应管,即在场效应管栅极反向并接一个二极管。二极管击穿电压一般在 4V-7V

该电路中二极管反向并联在电感性质的负载上,电感的特性就是流经电感线圈的电流不能突变,如果突然切断电感线圈的电流,电感本身就会产生一个很强的电动势,它会击穿试图阻断电流的开关造成不能断电,烧毁半导体开关,这个二极管就是为这个电动势提供一个泄放的通路,由于电动势的方向与电源的方向相反,所以叫做反向电动势,二极管也是反向接入的。有了它,电动势就不会太高了,保护了半导体开关从而保护了其他元器件不至于损坏。

问题八:什么是二极管?有什么用途? 简单地说,二极管就是利用PN结的单向导电性制成的半导体元件,在正常工作电压范围内正向导通反向截止,主要用于整流、滤波、钳位限幅、检波等用途,还有一类弧艺比较特殊的二极管是齐纳二极管或能隙二极管,它主要工作在反向击穿状态下,起稳压作用。

问题九:双向二极管起什么作用? 双向二极管一般是用两个二极管反并联组成的,在电路中与输入信号并联,主要起限压作用,当输入信号的幅度在05以下时,可以通过,当大于05以上时,二极管就开始导通,以免损坏电路的其它元器件和引起放大电路失真双向二极管的正反两个方向都有稳压作用,就如同两个稳压二极管反向串连,它的两端不论正反那个反向达到了稳定电压(既其中一个稳压极管)的反向击穿电压都可以使得其两端的电压基本保持不变(在其允许的电流范围内)触发二极管从图形的画法上看,与稳压管基本相似,但不同的是他们的反向击穿特性是不一样的,触发二极管当其反向击穿电压达到后,不是稳定在一定电压上而是有一个雪崩过程,使得其两端的电压跌落到远低于击穿点电压,当其两端的电压不足以维持其反向继续导通,时又会恢复反向截止

问题十:二极管是什么?二极管的作用是什么 二极管,(英语:Diode),电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。

用途

检波二极管

检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型,所以其结电容较小,工作频率较高。一般都采用锗材料制成。就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2整流二极管

就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,因此结电容较大,一般为3kHZ以下。最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3限幅二极管

二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为07V,锗管为03V)。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。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4调制二极管

通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5混频二极管

使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

6放大二极管

用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7开关二极管

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。

有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。

8变容二极管

用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, ;使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。

9频率倍增用二极管

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二极管有几种类型?

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode),在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子,这种电子器件按照外加电压的方向,具备单向电流传导性。

一般来讲,晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

二极管的定义

二极管是由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结,在PN结的两端各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳,就构成了晶体二极管,如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。

二极管的封装

1、 插件封装和贴片封装

1)插件封装(如下图)

DO-41 (如:塑封1N4007/SR240/SR260、玻封1N47系列和BZX85C系列等)

DO-35(34)(如:1N4148、BZX55C系列等)

DO-15(如:塑封SR240、SR260等)

DO-201AD(如:塑封SR340、SR360、SR540等)

TO-220(如:肖特基MBR10100CT、MBR20100CT等)

TO-92(如:S8050、SS8050、S8550、SS8550等)

TO-251(如:2SB1412等)

TO-126(如:B772、D882等)

桥堆如KBP、KBL、KBU、KBJ、GBP、GBL、GBU、GBJ等都是插件封装的。

2)贴片封装(如下图)

SOT-23(如:MMBT3904、MMBT3906等)

SOT-89(如:2SB772U等)

SOD-123(如:1N4148W等)

SOD-323(如:1N4148WS等)

SOD-523(如:1N4148WT等)

DO-214AC(SMA、SMX)(如:M7等)

DO-214AA(SMB)(如:SK24等)

DO-214AB(SMC)(如:SK34等)

LL-34(如:LL4148等)

SOD-123FL(如:RS07M等)

MD-S(如:桥堆MB6S等)

ABS(如:ABS10等)等等

二极管的分类

1、二极管按半导体材料分为2类:

1)硅二极管(Si管)

2)锗二极管(Ge管)

2、二极管按封装安装形式分2类:

1)插件封装

2)贴片封装

3、二极管按芯片焊接结构分为3类

1)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”。

2)面接触型二极管

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。

3)平面型二极管

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。

4、二极管按用途分类

整流二极管、肖特基二极管、TVS管、稳压二极管、开关二极管、PIN二极管、变容二极管、调谐二极管、发光二极管等。

(1)TVS二极管

1)简介

TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管,又称为瞬态抑制二极管,是普遍使用的一种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。

2)典型应用

通过在电源线路上安装浪涌吸收装置MOV和TVS,实施两级保护,并对L、N线进行共模、差模保护。

具体做法是在线路的前端安装MOV作为第一级SPD保护,泄放大部分雷电流,在线路的末端(设备前端)安装大功率TVS作为第二级SPD保护,进一步削弱过电压波幅值,将电网电压降至E/I安全耐压范围之内,如图所示。

(2)超快恢复二极管

1)介绍

超快恢复二极管(简称fred)是一种具有开关特性好、反向恢复时间超短的半导体二极管,常用来给高频逆变装置的开关器件作续流、吸收、箝位、隔离、输出和输入整流器,使开关器件的功能得到充分发挥。

2)典型运用

用作拖动和UPS系统中单相或三相逆变器的续流二极管,采用PWM控制,开关频率高于1kHz。

(3)开关二极管

1)介绍

开关二极管是半导体二极管的一种,是为在电路上进行“开”、“关”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短,常见的有2AK、2DK等系列,主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中。

2)典型运用

电路中VD1是开关二极管,它的作用相当于一个开关,用来接通和断开电容C2的。

(4)快恢复二极管

1)介绍

快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

2)典型运用

通常情况下,直流电源输入防反接保护电路可以利用利用快恢复二极管做反接保护,如下图所示。

这种接法简单可靠,当电路接法正确时电路电流能够顺利通过二极管,当反接出现,由于PN结对载流电子的阻挡,电流无法通过,从而实现了对电路反接保护。

(5)齐纳二极管

1)介绍

齐纳二极管又叫稳压二极管,齐纳二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。

2)运用

过压保护电路分为过低压保护和过高压保护电路。某些电路和器件不允许在过低压下较长时间工作,为此可采用如下图所示的稳压二极管作过低电压保护电路。

(6)肖特基二极管

1)介绍

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。

SBD是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管,它是一种热载流子二极管。

2)典型运用

二极管的单向导电性,电源接反了直接导通肖特基二极管,保护后级电路,其实这里肖特基二极管主要起过压吸收作用,异常电压或高谐波超过肖特基二极管击穿电压时,肖特基二极管导通,保护电路以免击穿。

当电压反接之后,肖特基二极管与与5V的输出端是并联电路,而肖特基二极管的阻抗要小,所以分流较多,从而保护输出端。

(7)整流二极管

1)介绍

将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,因结电容大,故工作频率低。通常,IF在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF在1安以下的采用全塑料封装。

2)典型运用

整流二极管电路中主要是防止输入端电压突然降低或不慎短路,及时将输出端大电容的电荷释放掉,从而保护三端稳压器不被击穿。即输出电压高于输入电压时,通过整流二极管释放电压。三端稳压器在输出电压大于输入电压时,三端极易损坏。

二极管为什么小于07v的时候处于截止状态

二极管类型如下:

1、 检波二极管

检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型,所以其结电容较小,工作频率较高。一般都采用锗材料制成。就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。

锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流二极管

就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,因此结电容较大,一般为3kHZ以下。

最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:硅半导体整流二极管2CZ型、硅桥式整流器QL型、用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅二极管

二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为07V,锗管为03V)。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。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制二极管

通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5、混频二极管

使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

6、放大二极管

用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关二极管

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。

8、变容二极管

用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压,使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。

通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。

为什么二极管是单向导电?原理是什么?

大多数电子电路(如放大器、调制器和许多其他电路)都要求输入信号在特定的电压范围内。任何幅度超过规定电压范围的信号都会在输出时失真,严重的可能导致电路器件损坏。

为了让输入信号在处理电路的电压要求范围内,通常需要对波形进行削波(clipping)。对波形进行削波可以“限幅”输入信号的一部分,但不会影响剩余部分。

根据电路中二极管的位置,限幅电路分为两种:

串联限幅电路(Series Clippers)

并联限幅电路(Parallel Clippers or Shunt Clippers)

串联限幅电路中二极管和负载串联,并联限幅电路中二极管和负载并联。

下图分别是串联和并联限幅电路:

串联和并联限幅电路

串联负向限幅电路

下图是串联负向限幅电路(Series Negative Clipper),也被称为半波整流电路(half-wave rectifier):

串联负向限幅电路

现在让我们看看为什么这个电路被称为串联负向限幅电路,我们使用正弦信号进行分析:

使用正弦信号分析串联负向限幅电路

在输入信号的正半周,二极管正向偏置并处于导通状态。因此,二极管导通,输入信号的正半周出现在输出。对于理想二极管,二极管两端的压降为 0V,当它正向偏置时,可以把二极管等效为一段导线。在此期间,输出与输入完全相同,因此输出电压恰好等于输入信号的正半周:

正半周二极管导通相当于短路

在输入信号的负半周期间,二极管反向偏置。因此二极管处于关断状态,造成开路。因此,在此期间没有输出。电路“剪掉”了输入信号的负半周。这就是为什么这个电路被称为串联负向限幅电路。等效电路如下:

负半周二极管截止相当于开路

上面是理想电路的分析,实际二极管是压降的,我们假设它的压降为 Vf:

正半周期间,输出电压 Vout = Vin - Vf

负半周期间,输出电压 Vout = 0V

我们用下面的电路测试串联负向限幅电路:

串联负向限幅电路

覆铜板上焊接完的电路如下:

覆铜板上的串联负向限幅电路

波形截图如下:

串联负向限幅电路波形图

如果你仔细看正弦波的整流波形,会发现波形顶部少了一块。那是因为完美的二极管是不存在的。所有的二极管都有一个所谓的正向压降(Voltage drop or Vf)。这意味着每当电流正向流过二极管时,电压通常会降低 07 伏左右。

串联正向限幅电路

只需要将二极管掉个个,我们就可以得到串联正向限幅电路(Series Positive Clipper):

串联正向限幅电路

在输入信号的正半周期间,二极管反向偏置。因此二极管处于断开状态,相当于此处开路。因此,在此期间没有输出。电路“剪掉”了输入信号的正半周。等效电路如下:

正半周二极管截止相当于开路

在输入信号的负半周,二极管正向偏置并处于导通状态。因此,二极管导通,输入信号的负半周出现在输出。在理想分析中,二极管两端的压降为 0V,当它正向偏置时,可以把二极管等效为一段导线。在此期间,输出与输入完全相同。等效电路如下:

负半周二极管导通相当于短路

实际电路中二极管两端会有压降,假设压降为 Vf, 则实际情况如下:

正半周期间:输出电压 Vout =0V

负半周期间:输出电压 Vout = Vin+Vf

注意,负半周 Vin 为负。Vf 是二极管的正向压降。

我们用下面的电路测试串联正向限幅电路:

串联正向限幅电路

覆铜板上焊接完的电路如下:

覆铜板上的串联正向限幅电路

左边的是之前焊接的串联负向限幅电路,右边的是串联正向限幅电路

波形截图如下:

串联正向限幅电路波形图

并联正向限幅电路

下面是并联正向限幅电路(Shunt Positive Clipper):

并联正向限幅电路

在输入信号的正半周,二极管正向偏置并处于“导通状态”。因此,对于理想二极管,可以把此时的二极管等效成一段导线。这会导致电阻右侧对地短路。因此,输出也对地短路,所以,在此期间,没有输出。等效电路如下:

正半周二极管导通相当于导通

在输入信号的负半周,二极管反向偏置并处于“截止”状态。这导致电路中的电阻与地的连接断开。进而导致输出与输入并联。因此,输入信号会出现在输出上。观察最终的输出波形,输入信号的正半周被“削掉(clipped off)”了, 因此这个电路被称为并联正向限幅电路(positive parallel clipper)。等效电路如下:

负半周二极管截止相当于开路

实际电路中二极管两端会有压降,假设压降为 Vf, 则实际情况如下:

正半周期间:输出电压 Vout =Vf

负半周期间:输出电压 Vout = Vin

我们用下面的电路测试并联正向限幅电路:

并联正向限幅电路

覆铜板上焊接电路如下:

覆铜板上的并联正向限幅电路

示波器波形截图如下:

并联正向限幅电路波形图

并联负向限幅电路

把上面电路中二极管掉个个, 电路将会变为一个并联负向限幅电路(Shunt Negative Clipper):

并联负向限幅电路

此电路中,在输入信号的正间隔期间,二极管反向偏置,因此开路。在正半周,输出与输入信号直接平行。因此,输入信号会出现在输出上。而在输入信号的负半周,二极管正向偏置并因此短路。在此期间,输出电压理想情况下等于 0 V。等效电路如下:

正半周截止相当于开路,负半周导通相当于短路

实际电路中二极管两端会有压降,假设压降为 Vf, 则实际情况如下:

正半周期间:输出电压 Vout = Vin

负半周期间:输出电压 Vout = -Vf

我们用下面的电路测试并联负向限幅电路:

并联负向限幅电路

覆铜板上焊接电路如下:

覆铜板上的并联负向限幅电路

左边的是之前焊接的并联正向限幅电路。

示波器波形截图如下:

并联负向限幅电路波形图

双向限幅电路

如果我们如图所示反向并联两个二极管,那么正负半周都会被削波(Clipping of Both Half Cycles),因为二极管 D1 削波了正弦输入波形的正半周,而二极管 D2 削波了负半周:

双向限幅电路

对于理想二极管,上面的输出波形为零。然而,由于二极管上的正向偏置电压降,实际的削波点分别出现在 07 伏和 –07 伏。

偏置限幅电路

上面的限幅电路在零伏或者更准确的说二极管正向压降 Vf 处进行限幅,但可以通过添加偏置电压将限幅电压设置为任何所需值。

偏置并联正向限幅电路

下图是正偏置并联正向限幅电路(Shunt Positive Clipper with Positive Bias Voltage):

正偏置并联正向限幅电路

将偏置电压 Vbias 与二极管串联可以产生任意电平的二极管限幅电路。串联组合两端的电压必须大于 Vbias +07V 二极管才能导通。例如,如果 Vbias 电平为 40V, 那么二极管正极的电压必须大于 40 + 07 = 47V 才能让二极管导通。任何高于此偏置电压的电平会被剪掉。

在输入信号的正半周,当输入信号从 0V 上升到 Vf+Vbias 时,二极管处于截止状态,输出信号等于输入信号。当输入信号大于 Vf+Vbias 时,二极管导通,此时,输出等于 Vf+Vbias:

当 Vin

当Vin > Vf + Vbias, 输出 Vout = Vf + Vbias

在输入信号的负半周,二级管处于截止状态,输出信号等于输入信号:

Vout = Vin

偏置并联负向限幅电路

下图是负偏置并联负向限幅电路(Shunt Negative Clipper with Negative Bias Voltage):

负偏置偏置并联负向限幅电路

电路中,偏置电源的负极反向偏置二极管,只有当输入信号小于 -Vbias - 07V 时二极管才会导通。

在输入信号信号的正半周,二极管处于截止状态,输出信号等于输入信号:

Vout = Vin

在输入信号的负半周,当输入信号大于 -Vbias - 07V 时,二极管截止,输出信号等于输入信号;当输入信号小于 -Vbias - 07V 时,二极管导通,输出信号等于 -Vibas - 07V:

当 Vin > -Vbias - 07V, 输出 Vout = Vin

当 Vin

总结

串联限幅电路二极管导通时允许输入信号通过,并联限幅电路二极管截止时允许输入信号通过。

串联限幅电路通过的信号有 07V 左右的降幅,并联限幅电路通过的信号没有降幅,完整通过。

串联限幅电路可以在 0V 截止信号,并联限幅电路截止位置则在 ±07V 左右。

对于二极管限幅电路,我们在分析时可以先把二极管想象成理想二极管,然后通过将导通二极管在等效电路中替换成一段导线,将截止二极管在等效电路中替换成开路的形式来理解出输出波形应该是什么样子,在此基础上,再将理想二极管替换成带有正向压降(07V 左右)的实际二极管,这样,可以极大有利于我们理解这种电路。

首先,纠正一下你的说法,不是“二极管具有单向导电性”,应该说是“PN结具有单向导电性”。由于通常情况下的二极管具有一个PN结所以可以简单地理解为它具有单向导电的性能,但这不是他作为二极管后具有的特性。

具体理由要从PN结开始说起:

采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。

PN结:一块单晶半导体中 ,一部分掺有受主杂质是P型半导体,另一部分掺有施主杂质是N型半导体时 ,P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称。PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结 ,由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。制造异质结通常采用外延生长法。

在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下,空穴是可以移动的,而电离杂质(离子)是固定不动的 。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时,在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散,电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合,载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子,却有分布在空间的带电的固定离子,称为空间电荷区 。P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ,N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡。

在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,甚至消失,电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过。这就是PN结的单向导性。

PN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 , 区中电场增强。反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种,即隧道击穿和雪崩击穿。

PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。

根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同,利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管;利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管;利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管;利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器;利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外,利用两个PN结之间的相互作用可以产生放大,振荡等多种电子功能 。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心,是现代电子技术的基础。

 
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