二极管及其类型-二极管在电路中的用途

二极管及其类型-二极管在电路中的用途

二极管是电子工程中最基本的元件之一，广泛应用于各种电路中。本文将详细介绍二极管的基本概念、类型及其在电路中的应用，包括整流、照明、稳压等功能。

二极管是另一种有两个引脚的电子元件。这两个引脚（底座/腿）称为阴极（负极）和阳极（正极）。阴极引脚通常较短或更靠近二极管主体上的白色（或黑色）环。

该二极管在原理图上用D字母表示，其在电子电路中的应用包括整流、照明、稳压、光学传感器。其类型有：整流二极管、发光光敏二极管、齐纳二极管、检波二极管、变容二极管、隧道二极管等，这里介绍三种常用的类型。

由于二极管所使用的材料，电流仅沿一个方向通过它们，即从阳极到阴极。

在这些部件中，使用两种硅或锗元素（半导体或半导体元件），它们与其他材料结合并形成P（正极）和N（负极）部件。

这两片如果单独使用，能够轻松通过电流，但如果这两片的原子靠得太近，电流只能从 P 流向 N。

如果我们想知道二极管是如何工作的，我们就必须处理一个复杂的量子物理问题。因此，现在就接受二极管的原样。

• 二极管引脚以P到N形式的连接称为正向偏置（或正向电压），这种状态的相反连接（N到P）称为反向偏置。二极管电桥将正、负半波分开。每个输出相互独立，并分别组合正负输出。

整流二极管及其在电路中的使用

整流二极管仅在直接偏置模式（从 P 到 N）下通过电流。

下图显示了这些二极管的外观及其原理图符号和电流方向：

这些二极管可用于电流输入，这样当电路的正负极接错时，电路中就没有电流进入。

下图显示了如何连接该二极管作为电路的保护二极管：

您还可以在电压适配器中使用整流二极管的这一有趣功能。电压适配器是将交流电转换为直流电的设备。

在适配器中使用二极管的方法取决于变压器的类型。

如果变压器有 3 个输出，我们应该按如下方式使用二极管：

在上图所示的电路中，交流电 AC 从变压器输出的顶部和底部路径流出。

这两个输出有 180 度的相位差，也就是说，如果上面的输出为正且处于最高电压（相对于中间输出），则下面的输出为负并且处于最低电压（相对于中间输出）。

上部输出：

较低的输出：

现在，通过使用二极管，我们将负极发送到一根电线，将正极发送到另一根电线。

发生的情况是，上部导线 (+) 中的电流如下所示（相对于中间导线）：

下线（-）中的电流如下所示（相对于中线）：

交流电通常具有恒定的频率。例如，如果是市电，则为50Hz。

这意味着，在1秒的时间内，市电相线（L/Live）的电压相对于中性线（N/Live）从-320V到+320V，再从+320V到-320V变化50次。无效的）。

但平均绝对电压为 220 伏（均方根电压）。

高电压和电流的这些变化非常危险，直接接触可能会导致严重伤害或死亡。

如果交流电源电压为220伏，变压器的变比约为0.110，则上导线与中间导线的电压差在0伏到约12伏之间变化，下导线与中间导线的电压差在0伏之间变化。伏和-12伏。

上线和下线之间的平均电压将为 24v (220*0.11)。下图由模拟器捕获并考虑内阻：

• 在这种类型的变压器中，中间导线的电压始终为 0 伏。

如果变压器有2个输出，我们必须以桥接方式连接二极管

二极管电桥将每个输出的正负半波彼此分开，并分别组合正负半波。

这里我们只区分了正负极，不再有0v了，即上限电压为+6伏，下限电压为-6伏，两者相差12v。下图由模拟器捕获并考虑内阻：

• 要去除半波和噪声，需要一个电容；在电容器部分，我们将讨论如何使用电容器消除噪声并建立直流线路电压和电流。

要使用这种类型的二极管，我们需要了解一些事情：

• 电流流动所需的最小所需电流（IS）。
• 二极管的最大耐受电流（IBV），如果超过该电流，将损坏二极管。
• 电流进入所需的最小输入电压（VJ）。
• 二极管的最大耐受电压（BV），超过该电压将损坏二极管。
• 更准确计算所需的二极管电阻 (RS)。

要从市场上购买二极管，您需要所需二极管的数据表文件，其中包含二极管标准的规格。您可以在 Google 中搜索数据表 (datasheet) 文件。

下表列出了一些广泛使用的整流二极管标准示例的特性：

光学和红外二极管以及如何在电路中使用它们

在普通发光二极管（LED）中，产生的光可以被眼睛看到，但在红外二极管（inf.D）中，产生的光线（红外线）是看不见的（这些光线可以通过相机检测到）。在光电二极管（ph.D）的帮助下，您可以从它们接收能量（射线）。

发光二极管有 2 个引脚或底座，一个引脚较高并连接到电流输入（正极），称为阳极，另一个引脚通常较短并连接到电流输出（负极），称为阴极。

下图显示了这些二极管的外观及其在地图上的示意图：

有些发光二极管有两种颜色并且有 3 个引脚；一个引脚是通用的，另外两个引脚用于每种颜色。如果两种颜色同时亮起，则它们的组合会产生另一种颜色。

发光二极管通常可以承受平均10毫安的电流和3到5伏的电压。

这些反向偏压的二极管如果电压低就不会通过，否则会损坏。

如果它们燃烧，它们可能会通过很少的电流并且不再发光。

红外发射器和接收器二极管有很多用途，例如，可以用它们来确定距离、颜色识别、发送信息、防盗警报等。

发射的频率和信息可借助定时器 IC 输入红外二极管，并由光电二极管接收，并由运算放大器 IC 接受或拒绝。

七段 LED（7 段 – 7 segment)

七段LED由7或8个发光二极管组成，封装成数字8或8的形式。（数字8及其右侧的一个点/点）。

这些 LED 封装具有一或两个阳极引脚（共阳极）或一或两个阴极引脚（共阴极），其余引脚均与封装中的 LED 的点亮相关。

下图显示了这些封装的示例（共阴极）：

齐纳 二极管 及其在电路中的使用方法

这些类型的二极管就像一个电阻器，当电压变化时它的阻值也会改变；也就是说，它们的P和N的制作方式是，如果二极管两端的电压差超过反向偏压的极限，则它将通过相对于该极限的过电压。

此操作会导致多余电压消失。

该特性可用于保持电压恒定。

要使用齐纳二极管，最好使用负载电阻。

计划中的齐纳架构：

负载电阻：电路中串联在稳压管之前的电阻，防止稳压管损坏。

将齐纳二极管和负载电阻与用电设备/电路和电源放置在一起的方法如下：

上图中，Z1是稳压二极管，R1是负载电阻。

以下示例显示如何计算齐纳二极管和负载电阻：

我们有一个 10v 电源，其容差为 10%，纹波电压为 1 伏，我们可以借助齐纳二极管获得低纹波电压的 8v 电压（10v-10%-1v 纹波）。

要使用齐纳二极管，我们必须了解以下内容：

• 电源纹波电压
• 消费者所需的电压量（该电压应至少比电源的最低主电压低v1。）
• 消费者当前利率
• 齐纳功率（在计算过程中获得）和最大齐纳电压
• 功率和负载电阻值（计算所得）

上面通常会写有电源的纹波电压，如果是预先制作的，上面也会写上用电电压的大小，如果是自己制作的，可以使用教程中提到的公式来计算。

用电电流的大小可以通过计算或通过万用表来获得。

齐纳管的最大电压也等于消费者所需的电压，齐纳管的功率通过以下公式获得：

P=I×V

上式中，P为齐纳功率，V为[电源电压-用户所需电压]，I为V之间的用户电流，由欧姆定律和负载电阻值计算得出。

因此，您需要一个具有 V 电压和 P 功率的齐纳二极管。

负载电阻的值也可以通过以下等式获得：

上述关系式中，I表示用电设备所需的电流，Vmax表示最大供电电压，Vmin表示最小供电电压。

负载电阻功率也可以通过以下等式获得：

在上述关系中，I 是消费者的电流。

• 使用功率高于计算功率的齐纳二极管。

二极管 应用实例

或门 (OR gate):

必要设备：2个二极管1N400x（整流器）、2个电阻、电源。

为了能够在电路上实现我们的想法，我们需要为电流定义“与”、“或”和“相反”的逻辑。

电流的逻辑由称为逻辑门的特殊部分定义。

该电路定义了电路的“或”；这样I3的电流就根据I1和I2而被耗尽或切断。

真值表 (truth table) 如下:

电路分析：电流从正极进入电路，经过电阻后进入二极管。由于二极管的特性，不再有电流从栅极的输出端进入，换句话说，我们在这里阻止了电流。从上面的原理图可以看出，输出电流是经过电阻之后的输入电流之和。如果我们去掉其中一个电阻，另一个输入仍然提供输出电流。

正负极分离器：

该电路用于无法识别直流正负极的情况：