模拟电路——二极管

Posted 2021-06-05 马己

 

模拟电路——二极管篇

本篇适用于对二极管有初步了解，但难以应用于实际的人。

一、二极管初步了解

1、导通压降

• 二极管按类型可分为 硅管 和 锗管。其中硅管的门坎电压Vth（又称死区电压）约为0.5V，锗管的Vth约为0.1V，要想使二极管导通，二极管的正向电压必须大于Vth。

所以，需了解硅管正向导通压降约为0.7V，锗管正向导通压降约为0.2V。

2、最大整流电流

• 指允许通过的最大正向平均电流。电流通过时，会发热。电流太大，发热量超过限度，二极管就会损坏。一般最大整流电流为16mA。

 

二、二极管特性

1、单向导通性：电流从二极管的正极流向负极时，电阻值很小，二极管导通。从二极管的负极流向正极时，电阻值很大，二极管截止。

2、伏安特性：反应二极管电流I与电压U的关系。

三、二极管应用

1、打开Multisim，选择出DC_POWER、二极管、LED、电阻和万用表，并按下图连接。

理论上，二极管导通之后，它所分的电压值应为0.7V（硅管）。LED导通之后，所分得的电压值应为1~2V，电流值应为5~20mA。

 

连接后，双击万用表打开上图界面，运行仿真后可以看到相关电流电压值。读数发现，二极管所分得的电压值约为0.674V，未达到导通压降0.7V。

LED所分得的电压为1.752V，处于1~2V之间，但电流值为4.787mA，未达到5~20mA。显然，二极管和LED未导通。

分析电路后得知，原因是R1电阻值过大。将R1设为1K后，再次运行仿真

上图中，LED点亮

打开万用表，读数符合要求

将二极管反接，并将V1的值设为50V。按前面所说，此时的二极管处于截止状态，电路中应该没有电流流过。

运行仿真后，发现电路中仍然有电流。此时，二极管被反向击穿。一般，二极管反向击穿电压为40V。

四、特殊二极管

1、稳压二极管

• 稳压二极管（齐纳二极管）能够稳定一定电压；
• 实行稳压的条件为：a.工作在反向击穿状态；b.反向电压大于稳压电压；
• 稳压二极管在使用时，需要与电阻串联使用；关于串联电阻的选取应使流过稳压管的电流Iz符合Iz min<Iz<Iz max；
• 稳压效果受稳压电流的影响，所以需要选取合适的稳压电流 ；

2、稳压管应用

按下图搭建电路

运行仿真

读数发现LED的电流值未达到发光条件。设流过LED的电流为10mA,流过稳压管的电流为6mA，10mA可以使LED点亮，6mA可以使稳压管有较好的稳压效果。由此，可计算出R2与R1合适的电阻值。

LED被点亮

3、两种稳压电路的比较

按下图搭建电路

运行仿真。观察发现，两个波形不一致。分析得出，当输入电压未达到5.1V时，稳压管截止，相当于断开。当输入电压达到5.1V时，稳压管起作用，输出电压约为5.1V。

再按下图搭建电路

运行仿真。分析电路，当输入电压小于5.1V时，稳压管截止。当稳压管大于5.1V时，稳压管起作用，多于5.1V的电压被加到后继的电阻上。输出电压逐渐增大。