二极管的基本介绍:
二极管最重要的特性就是单一方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。
1.正向特性:
在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。
只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门坎电压”,又称“死区电压”,锗管约为0.1V,硅管约为0.5V)以后,二极管才能真正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。
2.反向特性:
在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。
当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。
3.二极管的基本作用:
1、整流:
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冲直流电。
最常用的整流是利用4个二极管组成桥式整流电路:
正负接入的方法:
原理:利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路,常用来将交流电转变为直流电。
桥式整流器利用四个二极管,两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通,得到正的输出;
输入正弦波的负半部分时,另两只管导通,由于这两只管是反接的,所以输出还是得到正弦波的正半部分。
接法技巧:桥式整流就是负载两端一端同正,一端同负,接电压的两端一正一负。
2、开关:
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。
用一道题来看下二极管:
解题:
a图:在三个二极管都未导通时,VD3的正向偏置电压最大,所以VD3优先导通,
VD3导通后其他两个二极管变成反向偏置,所以VD1和VD2截止,输出电压Uo=-3+0.3=-2.7V。
b图:在三个二极管都未导通时,VD1的正向偏置电压最大,所以VD1优先导通,
VD1导通后其他两个二极管变成反向偏置,所以VD2和VD3截止,输出电压Uo=3-0.3=2.7V。
结论:在有多组二极管时,电源电压大于任何一个二极管的电压时,若公共点为二极管正极,谁小谁先导通。
若公共点为二极管负极,谁大谁先导通。
3、与或门电路:
如上图我们受到一些启发后,可以发现二极管可以用于一些与或门电路中,具体接法如下:
1.与门电路:
分析:首先前提是:1.设VCC=5v,输入端高电平为3v,低电平为0v-0.7v,二极管的导通电压为0.7v
1.ua=ub=0v,UY=0.7V,
2.ua=0v,ub=3v,二极管先会找低电压导通,则uy=0.7v,DB截止不导通,uy=0.7v,为低电平
3.ua=3v,ub=0v,同上
4.ua=ub=3v,二极管导通则uy=3.7v,为高电平
因此ua和ub必须都为高电平时,uy才能输入高电平
易错点:1.电路搭建时,Vcc电压必须高于ua或者ub+二极管的导通电压(这里时0.7v),否则二极管不导通,
2.我们所得到的高电平是高电平电压+二极管的导通电压,这里的低电平就是二极管的导通电压
3.这里的电阻R就是我们所说的上拉电阻
2.或门电路:
1.ua=ub=ov,两个二极管不导通,输出uy=0v
2.ua=3v,ub=0v,则d1二极管导通,uy=3-0.7v=2.3v
3.ua=0v,ub=3v,则d2二极管导通,uy=3-0.7v=2.3v
4.ua=ub=3v,则d1,d2都导通,uy=2.3v
这里的2.3v为高电平,0v为低电平
4、限幅:
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。
二极管的限幅电路详细解析
5、稳压:
稳压二极管(zener diode),也称齐纳二极管,与普通二极管不同的是,稳压二极管工作在反向击穿状态时,它的工作电流在很大范围内变化而其两端的电压基本不变。
稳压二极管的典型应用电路如下图所示:
分析:假设电源为5v,我们需要3v电源,那么此时D1稳压二极管就为3v的稳压管,可以保证负载稳定的3v电压。
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