电子电路学习笔记——二极管的作用

Posted 2021-09-17 Leung_ManWah

一、整流

这是全波整流电路，电路中的VD1和VD2为整流二极管，在电源电路中都是用整流二极管构成整流电路，整流电路将交流电压转换成单向脉动的直流电压。

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

二、稳压

2.1 普通二极管直流稳压电路

电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。

1. 根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。于常用的硅二极管而言，3只二极管导通之后，每只二极管的管压降是0.6V，那么3只串联之后的直流电压降是0.6×3=1.8V。
2. 从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。

2.2 工作原理

二极管的伏安特性曲线如下图所示，当二极管两端施加正向电压大于死区电压时，二极管才导通，硅材料二极管0.6V左右，锗材料二极管0.2V左右。导通之后在很小区间范围之内电流变化很大而电压变化很小；当施加正向电压小于死区电压，或施加反向电压小于击穿电压时，二极管电流很小，几乎为零，相当于截止状态。

普通二极管简易稳压电路中主要利用二极管的导通后管压降基本不变特性。

2.3 故障检测方法

检测这一电路中的3只二极管最为有效的方法是测量二极管上的直流电压，如图9-41所示是测量时接线示意图。如果测量直流电压结果是1.8V左右，说明3只二极管工作正常；如果测量直流电压结果是0V，要测量直流工作电压+V是否正常和电阻R1是否开路，与3只二极管无关，因为3只二极管同时击穿的可能性较小；如果测量直流电压结果大于1.8V，检查3只二极管中有一只开路故障。

三、开关

电路中VD1是开关二极管，他的作用相当于一个开关，用来接通和断开电容C2的。

二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

四、温度补偿

4.1 二极管温度补偿偏置电路

这是一种特殊的分压偏置电路，二极管VD1用来进行温度补偿，以使三极管VT1的工作更加稳定，受温度影响更小。

VT1是NPN型三极管，其基极直流电压高，则基极电流大；反之则小。

三极管VT1工作在放大状态时要给它一定的直流偏置电压，这由偏置电路来完成。电路中的R1、VD1和R2构成分压式偏置电路，为三极管VT1基极提供直流工作电压，基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。

4.2 工作原理

1. VT1等构成一种放大器电路，对于放大器而言要求它的工作稳定性好，其中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变，即VT1基极电流不能随温度变化而改变，否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性，对理解VD1构成的温度补偿电路工作原理非常重要。

2. 三极管VT1有一个与温度相关的不良特性，即温度升高时，三极管VT1基极电流会增大，温度愈高基极电流愈大，反之则小，显然三极管VT1的温度稳定性能不好。由此可知，放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造成的。

3. 利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VD1在电路中的作用。假设温度升高，根据三极管特性可知，VT1的基极电流会增大一些。当温度升高时，二极管VD1的管压降会下降一些，VD1管压降的下降导致VT1基极电压下降一些，结果使VT1基极电流下降。由上述分析可知，加入二极管VD1后，原来温度升高使VT1基极电流增大的，现在通过VD1电路可以使VT1基极电流减小一些，这样起到稳定三极管VT1基极电流的作用。温度下降时，它的管压降稍有升高，使VT1基极直流工作电压升高，结果VT1基极电流增大，所以VD1可以起温度补偿的作用。

二极管温度补偿偏置电路中主要利用二极管的的管压降温度特性。

4.3 故障检测方法

这一电路中的二极管VD1故障检测方法比较简单，可以用万用表欧姆档在路测量VD1正向和反向电阻大小的方法。

当VD1出现开路故障时，三极管VT1基极直流偏置电压升高许多，导致VT1管进入饱和状态，VT1可能会发烧，严重时会烧坏VT1。如果VD1出现击穿故障，会导致VT1管基极直流偏置电压下降0.6V，三极管VT1直流工作电流减小，VT1管放大能力减小或进入截止状态。

五、保护电路

路中的二极管VDC用来保护驱动三级管VT1。这种保护电路在继电器驱动和电磁铁吸铁电路中有广泛的应用。

六、稳压值调节

如果稳压二极管的稳压值不能满足使用要求时，可以用普通二极管进行稳压值调节，在电路中的VD2是稳压二极管，VD1则是普通二极管，VD1能增加直流电压0.6V。

七、限幅

7.1 二极管限幅电路

电路中的二极管串联后接在集成电路A1输出信号引脚与地之间，构成对输出信号的限幅，防止输出信号太大而损坏后面的三极管。

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

7.2 工作原理

八、防接反

8.1 二极管防接反电路

二极管起电路电源正负极接反作用。电容C为电路板上的电源滤波电容。一般情况下，电路板输入电源中都会加二极管来防止电源接反时，而烧毁电路板。防反二极管一般接在电源输入端的正极上，当然也可接在负极上。

通常用肖特基二极管作为防反二级管。

肖特基二极管，是功耗低、超高速的半导体器件。其最显著特点是反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降0.4V左右。其主要用于高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在变频器、通信电源等应用中比较常见。

8.2 工作原理

当电流流过二极管处时，由于二极管的单向导电性，阻止了电流流过，此时的负载无法构成回路，对负载电路没有任何影响。

假如没有这个防电源接反二极管，当电源接反时，此时负载电路构成回路，负载流过的电流与正常情况不一样，从而导致负载电路烧毁。

二极管防接反电路中主要利用二极管的的单向导电特性。

二极管的应用
1、整流二极管
利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
2、开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
3、限幅元件
二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。
4、继流二极管
在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。
5、检波二极管
在收音机中起检波作用。
6、变容二极管
使用于电视机的高频头中。
7、触发二极管
又称双向触发二极管（DIAC）属三层结构，具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅 ，在电路中作过压保护等用途。

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• 由 Leung 写于 2021 年 9 月 2 日

• 参考：二极管在电路中的作用有哪些及应用、结构组成解析-KIA MOS管
　　　　二极管的作用
　　　　二级管在电路中防电源接反的应用