二極管的作用-二極管的作用、工作原理、特性、開(kāi)關(guān)過(guò)程詳解 二極管概述

二極管的作用，二極管，電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過(guò)，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)?strong>二極管（Varicap Diode）則用來(lái)當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)（稱為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。

早期的真空電子二極管；它是一種能夠單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界

面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。

早期的二極管包含“貓須晶體（"Cat's Whisker" Crystals）”以及真空管(英國(guó)稱為“熱游離閥（Thermionic Valves）”)?，F(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用半導(dǎo)體材料如硅或鍺。

二極管的工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。

當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。

當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

二極管的作用

二極管的作用具體情況如下：

1、整流二極管

利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電。

2、開(kāi)關(guān)元件

二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開(kāi)關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。利用二極管的開(kāi)關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。

3、限幅元件

二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔儯ü韫転?.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件二極管，可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。

4、繼流二極管

在開(kāi)關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起繼流作用。

5、檢波二極管

在收音機(jī)中起檢波作用。

6、變?nèi)?strong>二極管

使用于電視機(jī)的高頻頭中。

續(xù)流二極管的作用與特性

續(xù)流二極管的作用如下：快恢復(fù)二極管主要用作續(xù)流二極管，與快速開(kāi)關(guān)三極管并聯(lián)后面帶感性負(fù)載，如Buck，Boost變換器的電感、變壓器和電機(jī)，這些電路大部分是用恒脈脈寬調(diào)制控制，感性負(fù)載決定了流過(guò)續(xù)流二極管的電流是連續(xù)的，三極管開(kāi)通時(shí)，續(xù)流支路要截止以防短路，下面例子給出了三極管與續(xù)流二極管的相互作用。

圖1是簡(jiǎn)化的Buck電路。其輸出電壓Vout低于輸入電壓Vin。圖2是T1的控制信號(hào)和T1，D1的電壓、電流波形。有源器件T1，D1的開(kāi)通關(guān)斷相位如下：

T0時(shí)刻T1有開(kāi)通信號(hào)。輸入電壓Vin加在L，Cout的串聯(lián)支路，使iL線性增加。電感L和Vout決定電流，過(guò)一段時(shí)間后控制器使T1關(guān)斷，在斷續(xù)工作時(shí)，電感L儲(chǔ)能(W=0.5LiL2)通過(guò)續(xù)流支路傳送到Cout。在t2時(shí)刻T1再次開(kāi)通，整個(gè)過(guò)程重復(fù)。