#電子##模電##電路#今天我繼續學習二極管,今天學習的二極管的類型和作用,下面讓我們一起來看看有哪些二極管?它們的作用又是什麼?
二極管作用與分類二極管分類:常見的有整流二極管、檢波二極管、發光二極管、光電二極管、穩壓二極管等。按照分類,二極管作用也分别有整流、檢波、發光、光電檢測、穩壓。
圖1 常見的二極管
1、整流二極管(1)什麼是整流二極管:整流二極管一種将交流電能轉變為直流電能的半導體器件。常用于各種電源整流電路中。
圖2 整流二極管
(2)整流二極管工作原理:在交流電正負半周都有同一方向的電流流過RL,4隻二極管中2隻為一組,兩組輪流導通,在負載上得到全波脈動的直流電壓和電流。
圖3 整流二極管電路
圖4 整流二極管波形圖
2、檢波二極管(2)什麼是檢波二極管:檢波二極管是用于把疊加在高頻載波上的低頻信号檢出來的器件。它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性,傳統上用于調幅信号檢波。
圖5 檢波二極管
(2)檢波二極管工作原理:檢波電路圖如圖6、各點輸出信号波形圖如圖7所示,輸入信号包絡中包含音頻信号(紅色信号線)、直流成分(藍色信号線)和高頻載波信号(綠色信号線),包絡中上下端上下包絡信号對稱,利用二極管單向導電性,将上下對稱包絡信号檢出上半部分,下半部分将截止,再通過R1/C1組成的低通濾波器,将上半部分包絡信号中高頻信号濾掉,剩下有直流和音頻信号,再利用電容同交流阻直流的特性,分離出音頻信号将直流隔離開。
圖6 檢波二極管電路圖
圖7 各點輸出信号波形圖
3、發光二極管(1)什麼是發光二極管:簡稱為LED,是一種常用的發光器件,可以發出紅色、綠色、藍色等可見光。在照明、廣告燈、指引燈、屏幕等應用較為廣泛。
圖8 發光二極管
(2)發光二極管工作原理: 發光二極管,是利用正向偏置PN結中電子與空穴的複合輻射發光的,是自發輻射發光。P 型區域的空穴和來自 N 型區域的電子進入PN結組合以使電流流動,并同時,能量被釋放,其中一些以光子的形式出現。
光的顔色視做成PN結的材料和發光的波長而定,而波長與材料濃度(不同波長與材料匹配關系表如表1)有關。如采用磷砷化镓可以發出紅光或黃光;采用磷化镓則發出綠光。
圖9 發光二極管内部結構
表1 發光二極管顔色材料對應圖
電路圖如圖10所示,有正向電流流過時,發出一定波長範圍的光,目前的發光管可以發出從紅外到可見波段的光,正向電壓較一般二極管高,電流為幾~幾十mA。
圖10 發光二極管電路
光電二極管(1)什麼是光電二極管:光電二極管把光信号轉換成電信号的光電傳感器件,在災和煙霧探測器中主要把它作為檢測器件,在醫療應用設備、手機攝像頭、光耦、點鈔機等電子産品中也有應用。
圖11 光電二極管
(2)光電二極管工作原理:光電二極管工作在反向偏置狀态,沒有光照時,反向電流極其微弱,叫暗電流;有光照時,反向電流迅速增大到幾十微安,稱為光電流。光的強度越大,反向電流也越大。
圖12 光電二極管内部結構
電路圖如圖13所示,當光電二極管VD無光照時其阻值較大,U1同向端電壓較低,U1輸出為低電平;當光電二極管VD有光照時其阻值較小,U1同向端電壓較高,U1輸出為高電平。
圖13 光電二極管電路
變容二極管(1)什麼是變容二極管:變容二極管一種利用半導體PN結電容随外加反向偏壓變化而變化的原理制成的半導體二極管。主要應用在電視機、收音機、手機等調諧電路上。
圖14 變容二極管
(2)變容二極管工作原理:當PN結方向偏置電壓時,反向電壓V的改變引起耗盡層的變化,從而改變了壓控變容器的結容量C,這種電容效應叫勢壘電容。電子被引向正極,空穴被引向負極,耗盡層寬度d↑,電容量C就減少,(根據C=kS/d)。
圖15 變容二極管内部結構
變容二極管電路如圖16所示,當電阻R1往上滑動時,VD1變容二極管反向電壓增大,其耗盡層寬度增大,結電容變小,和電感組成諧振頻率增大;反之,當電阻R1往下滑動時,結電容變小,諧振頻率減少。
圖16 變容二極管電路
穩壓二極管(1)什麼是穩壓二極管:利用PN結反向擊穿狀态,其電流可在很大範圍内變化而電壓基本不變的現象,制成的起穩壓作用的二極管。主要應用于如穩壓電源、限幅電路、過壓保護電路、補償電路等等。
圖17 穩壓二極管
(2)穩壓二極管工作原理:二極管的伏安特性曲線如圖18所示,圖19 為穩壓二極管穩壓電路圖,穩壓管在電路中是反向連接的,當Ui大于穩壓管的擊穿電壓VBR時,穩壓管被擊穿,電流将增大,電阻R兩端的電壓增大,在一定的電流範圍内穩壓管兩端的電壓基本不變,輸出電壓Ui等于Uz 。穩壓管在電路中可起穩壓作用。
圖18 二極管的伏安特性曲線
圖19 穩壓二極管穩壓電路圖
例圖分析:如下圖20所示,請問下圖中各是什麼二極管?它們的作用又是什麼?答案在評論區見!
圖20
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