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二极管的作用是什么?

2019-11-27


       二极管是最早诞生的半导体器件之一,其应用非常广泛。特别是在各种电子电路中,利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的连接,构成不同功能的电路,可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功能。


     无论是在常见的收音机电路还是在其他的家用电器产品或工业控制电路中,都可以找到二极管的踪迹。下面来浅谈一下电子元器件中的二极管有什么样的作用?


     二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。


     晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN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PN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。 


      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。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。


      当外加的反向电压高到一定程度时,PN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。PN结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。


      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。当外加的反向电压高到程度时,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。


       二极管可分为发光二极管(LED),整流二极管,稳压二极管,开关二极管等等。这里只介绍前面说的几种。


       发光二极管相信大家都见过,一般作为指示灯用,还有就是一些随身听上的指示灯,以及充电器的指示灯。发光二极管相对其他二极管正向导通电压较大,一般在1.6V到1.8V间。二其他二极管一般在0.2-0.3V(鍺管),0.6-0.8V(硅管)。


       整流二极管,也是很常见的,利用的是二极管的单向导通特性,从而可以将负极性电信号滤掉,也可以进行其它的整流。


       二极管还具有稳压作用,这是因为二极管反向接通时,在二极管被击穿的情况下,其电流将增大,这样在外电压增大时,由于二极管被击穿后增加的电流会通过二极管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。二极管击穿电压一般在4V-7V。


       钳位作用:钳位作用就是利用二极管的正向导通电压在导通后维持在0.2-0.4V(鍺管),0.6-0.8V(硅管),从而使与其连接的器件两端电压维持在一个范围内,简单就是三极管的BE结电压在导通时可保持在钳位电压,这点常用于三极管的静态分析。一般无说明硅管取0.7V,鍺管取0.3V。


        开关二极管常见型号有1N4148,1N4150,1N4448,利用的是二极管的高速转换特性。


        其它二极管还有肖特基二极管,隧道二极管,双向出发二极管,微功耗基准电压二极管等,由于其制作工艺不同而具有不同的功能。


            二极管的使用在各个领域已逐步得到推广,最后我们简单总结下什么是二极管,二极管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。二极管的作用很多并且广泛用于各种电路之中。


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