二极管各种作用
21ic 2024-02-22

二极管具有阳极和阴极两个端子,电流只能往单一方向流动。也就是说,电流可以从阳极流向阴极,而不能从阴极流向阳极。对二极管所具备的这种单向特性的应用,通常称之为“整流”功能,可将交流电转变为脉动直流电,例如:无线电接收器对无线电信号的调制,就是通过整流来完成的。

因为其顺向流通反向阻断的特点,二极管可以想成电子版的逆止阀。然而实际上,二极管并不会表现出如此完美的开关性,而是呈现出较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。一般来说,只有在正向超过障壁电压时,二极管才会工作(此状态被称为正向偏置)。

一个正向偏置的二极管两端的电压降变化只与电流有一点关系,并且是温度的函数。因此这一特性可用于温度传感器或参考电压。

半导体二极管的非线性电流-电压特性,可以根据选择不同的半导体材料和掺杂不同的杂质从而形成杂质半导体来改变。

特性改变后的二极管在使用上除了用做开关的方式之外,还有很多其他的功能,如:用来调节电压(齐纳二极管),限制高电压从而保护电路(雪崩二极管),无线电调谐(变容二极管),产生射频振荡(隧道二极管、耿氏二极管、IMPATT二极管)以及产生光(发光二极管)。

半导体二极管中,有利用P型和N型两种半导体接合面的PN结效应,也有利用金属与半导体接合产生的肖特基效应达到整流作用的类型。若是PN结型的二极管,在P型侧就是阳极,N型侧则是阴极。

应用

1、无线电解调

二极管的第一个用途是对调幅(AM) 无线电广播进行解调。这一发现的历史在晶体探测器文章中进行了深入讨论。总之,AM 信号由无线电载波的交替正负峰值组成,其幅度或包络与原始音频信号成正比。

二极管对 AM 射频信号进行整流,只留下载波的正峰值。然后使用简单的滤波器从整流后的载波中提取音频,并将其馈入音频放大器或换能器,从而产生声波。

2、功率转换

整流器由二极管构成,用于将交流电(AC) 转换为直流电(DC)。汽车交流发电机是一个常见的例子,其中将交流电整流为直流电的二极管提供比换向器或更早的发电机更好的性能。类似地,Cockcroft-Walton 电压倍增器中也使用二极管将交流电转换为更高的直流电压。

3、反向电压保护

由于大多数电子电路在电源输入极性接反时可能会损坏,因此有时会使用串联二极管来防止这种情况。这个概念因多种命名变化而广为人知,它们的含义相同:反向电压保护、反向极性保护和反向电池保护。

4、过压保护

二极管经常用于从敏感电子设备传导破坏性高电压。在正常情况下,它们通常是反向偏置的(不导电)。当电压上升到正常范围以上时,二极管变为正向偏置(导电)。

例如,在(步进电机和H 桥)电机控制器和继电器电路中使用二极管来快速断电线圈,而不会产生破坏性的电压尖峰,否则会发生。(在此类应用中使用的二极管称为回扫二极管)。

许多集成电路还在连接引脚上集成了二极管,以防止外部电压损坏它们的敏感元件。晶体管。专用二极管用于在较高功率下防止过压(请参阅上面的二极管类型)。

5、逻辑门

二极管可以与其他元件组合以构建AND和OR 逻辑门。这称为二极管逻辑。

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