二極管是一種電子器件,具有單向導電性。它有兩個電極,正極和負極,當在兩極間加上正向電壓時,二極管導通;加上反向電壓時,二極管截止。二極管是由半導體材料制成的,其導電性能介于導體和絕緣體之間。在電子電路中,二極管可以用作整流、檢波、限幅、鉗位等。
下面小編將詳細介紹一下二極管,主要從結構組成、特性、工作原理及正確選型的幾個方面入手。
一、二極管的結構組成
二極管就是由一個PN結加上相應的電極引線及管殼封裝而成的。采用不同的摻雜工藝,通過擴散作用,將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區稱為PN結。
圖中各種二極管的符號由P區引出的電極稱為陽極,N區引出的電極稱為陰極。因為PN結的單向導電性,二極管導通時電流方向是由陽極通過管子內部流向陰極。
二極管的電路符號如圖所示。二極管有兩個電極,由P區引出的電極是正極,又叫陽極;由N區引出的電極是負極,又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向,二極管的文字符號用VD表示。
二、二極管的I-V特性
該曲線的y軸是電流,x軸是電壓。曲線的形狀由耗盡區的電荷載流子運輸決定。
如果施加一個正向電壓,則最初幾乎沒有電流流通。但是,如果這個電壓超過了某個閾值,二極管就會導電。同樣,如果施加負電壓,耗盡區仍然表現為絕緣體,直到某個電壓,二極管變得不穩定并擊穿。
此曲線關聯的典型參數包括正向電流(IF)、VF、IR、反向電壓(VR)和IFSM額定值,這表示二極管在正向偏置模式下能夠承受的最大峰值電流。
由于溫度的升高導致電荷載流子濃度升高和VF降低,因此正向特性在溫度變化下看起來略有不同,主要是因為y軸指示是以對數刻度而不是之前所示的線性刻度。按照經驗,VF每升高1K大約下降2mV,這種溫度依賴性適用于所有類型的二極管。
三、穩壓二極管的工作原理
穩壓二極管是依靠改變電流來實現端電壓的穩定的,如下圖,穩壓管是不可能穩出5V電壓的。
如下圖a,Vout也不可能是5V的,因為RL和R1兩電阻串聯分壓使的Vout僅為0.9V。
如下圖b,如果將R1的阻值改為≤1KΩ時,Vout為5V。
四、如何選擇正確的二極管
選擇正確的二極管需要考慮以下幾個方面:
- 電壓和電流:需要根據電路的電壓和電流來選擇二極管的規格。如果電路中的電壓較高,需要選擇反向擊穿電壓較高的二極管;如果電流較大,需要選擇額定電流較大的二極管。
- 頻率:根據電路的工作頻率選擇合適的二極管。對于高頻電路,需要選擇具有高頻性能的二極管,如肖特基二極管或快恢復二極管。
- 類型:根據實際需求選擇不同類型的二極管,如整流二極管、穩壓二極管、開關二極管等。
- 效率:在某些應用中,需要考慮二極管的效率。例如,在電源電路中,需要選擇效率較高的整流二極管。
- 溫度特性:需要根據工作溫度選擇合適的二極管。一些二極管在高溫下容易損壞,因此需要選擇具有較好溫度特性的二極管。
- 封裝和尺寸:需要根據電路的尺寸和空間選擇合適的封裝和尺寸的二極管。
- 品牌和質量:需要選擇知名品牌和優質的二極管,以確保其可靠性和性能。
綜上所述,選擇正確的二極管需要考慮多個方面,包括電壓和電流、頻率、類型、效率、溫度特性、封裝和尺寸、品牌和質量等。需要根據具體的應用場景和需求進行綜合考慮。
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