今天我继续学习二极管,今天学习的二极管的类型和作用,下面让我们一起来看看有哪些二极管?它们的作用又是什么?
二极管作用与分类
二极管分类:常见的有整流二极管、检波二极管、发光二极管、光电二极管、稳压二极管等。按照分类,二极管作用也分别有整流、检波、发光、光电检测、稳压。
1、整流二极管
(1)什么是整流二极管:整流二极管一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。常用于各种电源整流电路中。
(2)整流二极管工作原理:在交流电正负半周都有同一方向的电流流过RL,4只二极管中2只为一组,两组轮流导通,在负载上得到全波脉动的直流电压和电流。
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图3 整流二极管电路
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图4 整流二极管波形图
2、检波二极管
(2)什么是检波二极管:检波二极管是用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件。它具有较高的检波效率和良好的频率特性,传统上用于调幅信号检波。
(2)检波二极管工作原理:检波电路图如图6、各点输出信号波形图如图7所示,输入信号包络中包含音频信号(红色信号线)、直流成分(蓝色信号线)和高频载波信号(绿色信号线),包络中上下端上下包络信号对称,利用二极管单向导电性,将上下对称包络信号检出上半部分,下半部分将截止,再通过R1/C1组成的低通滤波器,将上半部分包络信号中高频信号滤掉,剩下有直流和音频信号,再利用电容同交流阻直流的特性,分离出音频信号将直流隔离开。
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图6 检波二极管电路图
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图7 各点输出信号波形图
3、发光二极管
(1)什么是发光二极管:简称为LED,是一种常用的发光器件,可以发出红色、绿色、蓝色等可见光。在照明、广告灯、指引灯、屏幕等应用较为广泛。
(2)发光二极管工作原理: 发光二极管,是利用正向偏置PN结中电子与空穴的复合辐射发光的,是自发辐射发光。P 型区域的空穴和来自 N 型区域的电子进入PN结组合以使电流流动,并同时,能量被释放,其中一些以光子的形式出现。
光的颜色视做成PN结的材料和发光的波长而定,而波长与材料浓度(不同波长与材料匹配关系表如表1)有关。如采用磷砷化镓可以发出红光或黄光;采用磷化镓则发出绿光。
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图9 发光二极管内部结构
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表1 发光二极管颜色材料对应图
电路图如图10所示,有正向电流流过时,发出一定波长范围的光,目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光,正向电压较一般二极管高,电流为几~几十mA。
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图10 发光二极管电路
光电二极管
(1)什么是光电二极管:光电二极管把光信号转换成电信号的光电传感器件,在灾和烟雾探测器中主要把它作为检测器件,在医疗应用设备、手机摄像头、光耦、点钞机等电子产品中也有应用。
(2)光电二极管工作原理:光电二极管工作在反向偏置状态,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。
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图12 光电二极管内部结构
电路图如图13所示,当光电二极管VD无光照时其阻值较大,U1同向端电压较低,U1输出为低电平;当光电二极管VD有光照时其阻值较小,U1同向端电压较高,U1输出为高电平。
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图13 光电二极管电路
变容二极管
(1)什么是变容二极管:变容二极管一种利用半导体PN结电容随外加反向偏压变化而变化的原理制成的半导体二极管。主要应用在电视机、收音机、手机等调谐电路上。
(2)变容二极管工作原理:当PN结方向偏置电压时,反向电压V的改变引起耗尽层的变化,从而改变了压控变容器的结容量C,这种电容效应叫势垒电容。电子被引向正极,空穴被引向负极,耗尽层宽度d↑,电容量C就减少,(根据C=kS/d)。
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图15 变容二极管内部结构
变容二极管电路如图16所示,当电阻R1往上滑动时,VD1变容二极管反向电压增大,其耗尽层宽度增大,结电容变小,和电感组成谐振频率增大;反之,当电阻R1往下滑动时,结电容变小,谐振频率减少。
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图16 变容二极管电路
稳压二极管
(1)什么是稳压二极管:利用PN结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,制成的起稳压作用的二极管。主要应用于如稳压电源、限幅电路、过压保护电路、补偿电路等等。
图17 稳压二极管
(2)稳压二极管工作原理:二极管的伏安特性曲线如图18所示,图19 为稳压二极管稳压电路图,稳压管在电路中是反向连接的,当Ui大于稳压管的击穿电压VBR时,稳压管被击穿,电流将增大,电阻R两端的电压增大,在一定的电流范围内稳压管两端的电压基本不变,输出电压Ui等于Uz 。稳压管在电路中可起稳压作用。
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图18 二极管的伏安特性曲线
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图19 稳压二极管稳压电路图
例图分析:如下图20所示,请问下图中各是什么二极管?它们的作用又是什么?答案在评论区见!
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图20
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