二極管是一種電子器件,具有單向?qū)щ娦浴K袃蓚€(gè)電極,正極和負(fù)極,當(dāng)在兩極間加上正向電壓時(shí),二極管導(dǎo)通;加上反向電壓時(shí),二極管截止。二極管是由半導(dǎo)體材料制成的,其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。在電子電路中,二極管可以用作整流、檢波、限幅、鉗位等。
下面小編將詳細(xì)介紹一下二極管,主要從結(jié)構(gòu)組成、特性、工作原理及正確選型的幾個(gè)方面入手。
一、二極管的結(jié)構(gòu)組成
二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。采用不同的摻雜工藝,通過(guò)擴(kuò)散作用,將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。
圖中各種二極管的符號(hào)由P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極,N區(qū)引出的電極稱為陰極。因?yàn)镻N結(jié)的單向?qū)щ娦裕O管導(dǎo)通時(shí)電流方向是由陽(yáng)極通過(guò)管子內(nèi)部流向陰極。
二極管的電路符號(hào)如圖所示。二極管有兩個(gè)電極,由P區(qū)引出的電極是正極,又叫陽(yáng)極;由N區(qū)引出的電極是負(fù)極,又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向,二極管的文字符號(hào)用VD表示。
二、二極管的I-V特性
該曲線的y軸是電流,x軸是電壓。曲線的形狀由耗盡區(qū)的電荷載流子運(yùn)輸決定。
如果施加一個(gè)正向電壓,則最初幾乎沒(méi)有電流流通。但是,如果這個(gè)電壓超過(guò)了某個(gè)閾值,二極管就會(huì)導(dǎo)電。同樣,如果施加負(fù)電壓,耗盡區(qū)仍然表現(xiàn)為絕緣體,直到某個(gè)電壓,二極管變得不穩(wěn)定并擊穿。
此曲線關(guān)聯(lián)的典型參數(shù)包括正向電流(IF)、VF、IR、反向電壓(VR)和IFSM額定值,這表示二極管在正向偏置模式下能夠承受的最大峰值電流。
由于溫度的升高導(dǎo)致電荷載流子濃度升高和VF降低,因此正向特性在溫度變化下看起來(lái)略有不同,主要是因?yàn)閥軸指示是以對(duì)數(shù)刻度而不是之前所示的線性刻度。按照經(jīng)驗(yàn),VF每升高1K大約下降2mV,這種溫度依賴性適用于所有類型的二極管。
三、穩(wěn)壓二極管的工作原理
穩(wěn)壓二極管是依靠改變電流來(lái)實(shí)現(xiàn)端電壓的穩(wěn)定的,如下圖,穩(wěn)壓管是不可能穩(wěn)出5V電壓的。
如下圖a,Vout也不可能是5V的,因?yàn)镽L和R1兩電阻串聯(lián)分壓使的Vout僅為0.9V。
如下圖b,如果將R1的阻值改為≤1KΩ時(shí),Vout為5V。
四、如何選擇正確的二極管
選擇正確的二極管需要考慮以下幾個(gè)方面:
- 電壓和電流:需要根據(jù)電路的電壓和電流來(lái)選擇二極管的規(guī)格。如果電路中的電壓較高,需要選擇反向擊穿電壓較高的二極管;如果電流較大,需要選擇額定電流較大的二極管。
- 頻率:根據(jù)電路的工作頻率選擇合適的二極管。對(duì)于高頻電路,需要選擇具有高頻性能的二極管,如肖特基二極管或快恢復(fù)二極管。
- 類型:根據(jù)實(shí)際需求選擇不同類型的二極管,如整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管等。
- 效率:在某些應(yīng)用中,需要考慮二極管的效率。例如,在電源電路中,需要選擇效率較高的整流二極管。
- 溫度特性:需要根據(jù)工作溫度選擇合適的二極管。一些二極管在高溫下容易損壞,因此需要選擇具有較好溫度特性的二極管。
- 封裝和尺寸:需要根據(jù)電路的尺寸和空間選擇合適的封裝和尺寸的二極管。
- 品牌和質(zhì)量:需要選擇知名品牌和優(yōu)質(zhì)的二極管,以確保其可靠性和性能。
綜上所述,選擇正確的二極管需要考慮多個(gè)方面,包括電壓和電流、頻率、類型、效率、溫度特性、封裝和尺寸、品牌和質(zhì)量等。需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行綜合考慮。
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