1. 基本概念
二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯就是一個PN結,在PN結的兩端各引出一個引線,并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼,就構成了晶體二極管,如下圖所示。P區的引出的電極稱為正極或陽極,N區的引出的電極稱為負極或陰極。
1.1 二極管的伏安特性
二極管的伏安特性是指加在二極管兩端電壓和流過二極管的電流之間的關系,用于定性描述這兩者關系的曲線稱為伏安特性曲線。通過晶體管圖示儀觀察到硅二極管的伏安特性如下圖所示。
1.2 正向特性
1)外加正向電壓較小時,二極管呈現的電阻較大,正向電流幾乎為零,曲線OA段稱為不導通區或死區。一般硅管的死區電壓約為0.5伏, 鍺的死區電壓約為0.2伏,該電壓值又稱門坎電壓或閾值電壓。
2)當外加正向電壓超過死區電壓時,PN結內電場幾乎被抵消,二極管呈現的電阻很小,正向電流開始增加,進入正向導通區,但此時電壓與電流不成比例如AB段。隨外加電壓的增加正向電流迅速增加,如BC段特性曲線陡直,伏安關系近似線性,處于充分導通狀態。
3)二極管導通后兩端的正向電壓稱為正向壓降(或管壓降),且幾乎恒定。硅管的管壓降約為0.7V,鍺管的管壓降約為0.3V。
1.3 反向特性
1)二極管承受反向電壓時,加強了PN結的內電場,二極管呈現很大電阻,此時僅有很小的反向電流。如曲線OD段稱為反向截止區,此時電流稱為反向飽和電流。實際應用中,反向電流越小說明二極管的反向電阻越大,反向截止性能越好。一般硅二極管的反向飽和電流在幾十微安以下,鍺二極管則達幾百微安,大功率二極管稍大些。
2)當反向電壓增大到一定數值時(圖中D點),反向電流急劇加大,進入反向擊穿區,D點對應的電壓稱為反向擊穿電壓。二極管被擊穿后電流過大將使管子損壞,因此除穩壓管外,二極管的反向電壓不能超過擊穿電壓。
2. 整流電路
2.1 單向半波整流電路
二極管就像一個自動開關,u2為正半周時,自動把電源與負載接通,u2為負半周時,自動將電源與負載切斷。因此,由下圖可見,負載上得到方向不變、大小變化的脈動直流電壓uo如下圖所示。由于該電路只在u2的正半周有輸出,所以稱為半波整流電路。如果將整流二極管的極性對調,可獲得負極性的直流脈動電壓。
2.2 全波整流電路