【电设基础】无源元器件四|二极管

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作者：Tkwer公众号：Tkwer望远镜

前言

因为我们面向的是电路设计应用工程，所以我们在介绍元器件，注重是其功能作用，其构造组成并不是我们关心的重点。接下来的系列文章都将会是以这个方向作为讲解的。

工作原理

二极管（Diode）属于半导体，也是最常用的电子元件之一其最明显的性质就是它的单向导电特性。二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路等。

检测二极管的正负极

二极管有正负两个电极，印有色环的一端是负极，对于发光二极管，长引脚是正极。贴片发光二极管正负引脚如下图。

检测二极管的好坏

用万用表打到电阻档测量一下反向电阻如果很小就说明这个二极管是坏的，反向电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。判断发光二极管颜色可用二极管档打到二极管两端观察。

二极管种类

二极管的种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）；按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。根据二极管的不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

几种常见的二极管

（1）、整流二极管

将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管，因结电容大，故工作频率低。

tips:交流电定义：

半桥整流

全桥整流

有一种整流桥就是将四个二极管集成封装好了。

（2）、开关二极管

在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，其特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。。

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。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。

（3）、稳压二极管

稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，因为它能在电路中起稳压作用，故称为稳压二极管。这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的，在电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用。作为控制电压和标准电压使用而制作的。

（4）、变容二极管

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。它利用 PN 结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛地用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中。

主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高 Q 值以适合应用。通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。因此，被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。

（5）、TVS二极管

TVS二极管（Transient Voltage Suppresser 瞬态电压抑制器）是和被保护电路并联的，当瞬态电压超过电路的正常工作电压时，二极管发生雪崩，为瞬态电流提供通路，使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

由于 TVS 二极管的结面积较大，使得它具有泄放瞬态大电流的优点，具有理想的保护作用。

（6）、肖特基二极管

它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。

由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。可作为续流二极管，在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。

（7）、发光二极管

用磷化镓、磷砷化镓材料制成，体积小，正向驱动发光。工作电压低，工作电流小，发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿、蓝单色光。

这部分是介绍二极管在电路中具体作用

二极管稳压电路

如下图所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。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。

根据二极管的这一特性，可以很方便地分析由普通二极管构成的简易直流稳压电路工作原理。理论假设每只二极管的管压降是0.6V。用假设法分析，如果3只二极管导通之后，那么3只串联之后的直流电压降是0.6×3=1.8V；如果不导通，相当于二极管支路断路，R1 R2分压计算出来节点电压，如果大于1.8V，假设不成立，说明二极管导通。根据二极管的伏安特性曲线，当大于1.8V时，二极管电流迅速增大，R1分压也会增大，分到二极管的电压也会降低，达到稳压的目的。

二极管温度补偿电路

利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VDI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VDI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，所以VD1可以起温度补偿的作用。

三极管的温度稳定性能不良还表现在温度下降的过程中。在温度降低时，三极管VT1基极电流要减小，这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管VDI后，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，这样也能补偿三极管VT1温度下降时的不稳定。

二极管限幅电路