二極管什么用途

二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件 [1]。二極管有兩個(gè)電極，正極，又叫陽(yáng)極;負(fù)極，又叫陰極，給二極管兩極間加上正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通， 加上反向電壓時(shí)，二極管截止。 二極管的導(dǎo)通和截止，則相當(dāng)于開關(guān)的接通與斷開 [2]。二極管具有單向?qū)щ娦阅埽瑢?dǎo)通時(shí)電流方向是由陽(yáng)極通過(guò)管子流向陰極。二極管是最早誕生的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用非常廣泛。特別是在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進(jìn)行合理的連接，構(gòu)成不同功能的電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電整流、對(duì)調(diào)制信號(hào)檢波、限幅和鉗位以及對(duì)電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能 [3]。無(wú)論是在常見的收音機(jī)電路還是在其他的家用電器產(chǎn)品或工業(yè)控制電路中，都可以找到二極管的蹤跡 [3]。

二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。 [4]采用不同的摻雜工藝，通過(guò)擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)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(qū)稱為PN結(jié)。 [4]

圖1 各種二極管的符號(hào)由P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極，N區(qū)引出的電極稱為陰極。因?yàn)镻N結(jié)的單向?qū)щ娦?，二極管導(dǎo)通時(shí)電流方向是由陽(yáng)極通過(guò)管子內(nèi)部流向陰極。 [4]二極管的電路符號(hào)如圖1所示。二極管有兩個(gè)電極，由P區(qū)引出的電極是正極，又叫陽(yáng)極;由N區(qū)引出的電極是負(fù)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(hào)用VD表示。二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，在PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 [5]當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流。 [5]當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，PN結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

雖說(shuō)二極管是最簡(jiǎn)單基本的元件之一，但在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛。幾乎每個(gè)電路中都會(huì)用到二極管。二極管可以用于小信號(hào)數(shù)字邏輯以及高壓電源轉(zhuǎn)換電路的任何領(lǐng)域。今天給大家介紹二極管比較常見的應(yīng)用。

二極管最大的特性就是單向?qū)щ娦?，給二極管陽(yáng)極加上正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通;給陽(yáng)極和陰極加上反向電壓時(shí)，二極管阻斷。利用二極管的單向?qū)ê头聪驌舸r(shí)的穩(wěn)壓特性，二極管可以用于開關(guān)電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、檢波電路等各種調(diào)制電路。

1.整流器

整流器是將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)的電路。這種轉(zhuǎn)換對(duì)于各種家用電子產(chǎn)品至關(guān)重要。交流電信號(hào)來(lái)自于市電，但大多數(shù)計(jì)算機(jī)和其他微電子設(shè)備都是采用直流電源進(jìn)行供電。

交流電路中的電流實(shí)際上是交替變化的，即電流在正方向和負(fù)方向之間快速切換，但是直流信號(hào)中的電流僅在一個(gè)方向上運(yùn)行。因此，我們要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，我們需要保證電流不能沿負(fù)方向流動(dòng)即可。

半波整流器可以僅由單個(gè)二極管制成，通過(guò)半波整流器，我們能夠削除負(fù)信號(hào)。

全波橋式整流器使用四個(gè)二極管將交流信號(hào)中的負(fù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為正信號(hào)。

2.反向電流保護(hù)電路

為了防止電源反接，我們會(huì)在電源正極串聯(lián)的二極管，這就是我們說(shuō)的反向保護(hù)二極管。它能夠保證電流只能沿正方向流動(dòng)。由于二極管有正向壓降，會(huì)損失一部分電壓，而肖特基二極管的壓降小于其他二極管，所以我們常用肖特基二極管作反向保護(hù)二極管使用。

3.邏輯門

二極管也可以用來(lái)搭建邏輯門，比如“與”和“或”這些簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯門。例如，我們使用兩個(gè)共陰極的二極管搭建或門電路，邏輯電路的輸出也處于陰極的位置時(shí)，當(dāng)我們輸入引腳中其中一個(gè)或兩個(gè)輸入為邏輯1，輸出也將變?yōu)檫壿?。當(dāng)兩個(gè)輸入引腳的輸入均為邏輯0時(shí)，輸出通過(guò)電阻拉低。

4.過(guò)壓保護(hù)

二極管還可以很好地用作敏感電子元件的保護(hù)器件。當(dāng)我們把二極管用作電壓保護(hù)器件時(shí)，二極管在正常工作條件下不導(dǎo)通，當(dāng)電壓超過(guò)安全電壓時(shí)會(huì)立即將任何高壓尖峰短路至地，把浪涌電壓接至地面，從而不會(huì)損壞我們的電路。瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)專為過(guò)壓保護(hù)而設(shè)計(jì)，可以在短時(shí)間內(nèi)處理非常大的功率尖峰。

5.穩(wěn)壓

穩(wěn)壓電路是一種無(wú)論輸入電壓或負(fù)載電流如何變化都能在負(fù)載上保持恒定輸出電壓。具備穩(wěn)壓作用的二極管叫做穩(wěn)壓二極管，又叫齊納二極管。齊納二極管可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載電壓，因?yàn)闊o(wú)論輸入電壓或負(fù)載電阻如何，它都能夠生成相同的電壓。齊納二極管可針對(duì)變化的輸入未穩(wěn)壓電壓產(chǎn)生低紋波的穩(wěn)定輸出電壓。

6.鉗位

鉗位是指將某個(gè)點(diǎn)位的電位限制在規(guī)定電位范圍的措施。通過(guò)鉗位電路可以將電信號(hào)鉗制到我們想要的范圍，可以拉高或降低電信號(hào)的基準(zhǔn)。

正向鉗位：

反向鉗位：

二極管還有其他用途，如開關(guān)二極管在開關(guān)電路中相當(dāng)于開關(guān);發(fā)光二極管可以用來(lái)制作LED燈;再如太陽(yáng)能電池或光伏電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的能源，每個(gè)太陽(yáng)能電池都由二極管制成，當(dāng)光線照射到其結(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓?？傊?，不同類型的二極管在不同的電路中都有不同的作用和功能。

二極管的分類

1、二極管的分類還是比較多的，比如說(shuō)有穩(wěn)壓二極管。它的原理就是能夠保證電流在很大范圍內(nèi)出現(xiàn)變化，但是電壓始終保持不變，而功率是不固定的，比如說(shuō)有的是200瓦，有的是100瓦等等。

2、發(fā)光二極管。這種發(fā)光的二極管能夠發(fā)出不同的光，比如說(shuō)有一種碳化硅的二極管，它發(fā)出的顏色就是黃色的，工作的時(shí)候因?yàn)殡娏鞅容^小，而功率又比較低，所以壽命比較長(zhǎng)，一般被用于廣告牌或者一些數(shù)碼屏顯示，led燈等一些用于發(fā)光的地方。

3、檢波用二極管。這種二極管的主要作用就是從輸入信號(hào)中能夠調(diào)出信號(hào)，一般用于電視機(jī)或者一些收音機(jī)里面。

4、肖特基二極管。這是一種功率比較低的二極管，它的主要特點(diǎn)就是正向?qū)щ姳容^低。

二極管的作用

1、能夠起到開關(guān)和隔離的作用，比如說(shuō)在電流之中，當(dāng)電流流動(dòng)的時(shí)候就會(huì)有正電產(chǎn)生，而當(dāng)有負(fù)電的時(shí)候，二極管就會(huì)出現(xiàn)不通暢的情況，起到隔離的作用。

2、起到穩(wěn)定電壓的作用，它能夠承受比較高的反向電壓，從而起到反向阻斷的作用。

3、能夠適用于很多電器當(dāng)中，比如說(shuō)一些半導(dǎo)體的收音機(jī)或者電視機(jī)中就能夠使用到二極管，它能夠發(fā)揮整流的作用。