二極管的應用概述
2017-5-13 19:55:18??????點擊：
幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用， 它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛，比如在充電機電路中，二極管的應用無處不在。這里殘弈悟恩不從原理去講二極管了，而就單片機電路設計中常用的幾點做簡要說明。
二極管的特性
二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負 極流出。
1．正向特性。在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二 極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數(shù) 值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為 0.2V，硅管約為 0.6V）以后，二極管才能正向 導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變，當然也有變化，這個變化就是由二極管“正 向壓降”（鍺管約為 0.3V，硅管約為 0.7V）所產生的。
2．反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時 二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的 反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向導電特性，這種狀態(tài) 稱為二極管的擊穿。
用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術指標，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二 極管有不同的特性參數(shù)。對初學者而言，必須了解以下幾個主要參數(shù)：
（1）額定正向工作電流 是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為 140 左右，鍺管為 90 左右）時，就會使管芯 過熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如，常用的 IN400－4007 型鍺二極管的額定正向工作電流為 1A。
（2）最高反向工作電壓 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向導電能力。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001 二極管反向耐壓為 50V，IN4007 反向耐壓為 1000V。
（3）反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系， 大約溫度每升高 10，反向電流增大一倍。例如 2AP1 型鍺二極管，在 25 時反向電流若為 250μA， 溫度升高到 35，反向電流將上升到 500μA，依此類推，在 75 時，它的反向電流已達 8mA， 不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞。又如2CP10 型硅二極管，25 時反向 電流僅為 5μA，溫度升高到 75 時，反向電流也不過 160μA。故硅二極管比鍺二極管在高溫 下具有較好的穩(wěn)定性。
作為初學者在業(yè)余使用二極管時，首先必須得測試一下管子的好壞，但網上、書上大多 講述的是用指針萬用表測試的方法，可讀者現(xiàn)在大多都用的是數(shù)字萬用表，殘弈悟恩總結一 下如何用數(shù)字萬用表測試二極管的好壞。
使用數(shù)字萬用表二極管檔，將紅表筆插入 V/Ω 孔，黑表筆插入 COM 孔，大伙都知道在 數(shù)字萬用表里紅表筆接內部電池的正極，黑表筆接內部電池負極，而在指針萬用表里電阻檔 是紅表筆接內部電池負極，黑表筆接內部電池正極。將數(shù)字萬用表紅表筆接觸二極管正極， 黑表筆接觸二極管負極，（測量正向電阻值）正常數(shù)值為 300~600Ω ，然后將紅表筆接觸二極管負極，黑表筆接觸二極管正極（測量反向電阻值），正常數(shù)值為“1”。如果兩次測量都 顯示 001 或 000 并且蜂鳴器響，說明二極管已經擊穿；如果兩次測量正反向電阻值均為“1”說明二極管開路；如果兩次測量數(shù)值相近，說明管子質量很差；反向電阻值必須為“1”或 1000 以上，正向電阻值必須為 300-600Ω ，則為二極管是好的。
3.3.2 二極管的應用
二極管的應用當然是很廣泛了，這里列舉常用的幾點。
（1）整流二極管。利用二極管單向導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一 方向的脈動直流電。在交流轉直流的電路的整流橋電路，就是利用此特性來設計的。
（2）開關元件。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通 的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關。利用二極管 的開關特性，可以組成各種邏輯電路。
舉個簡單的例子。這是殘弈悟恩曾做項目時所用的一個電路，實質就是簡簡單單的三個 按鍵檢測電路。現(xiàn)在筆者的目的是用中斷來響應按鍵，可三個按鍵如何用一個中斷來響應，毫無疑問得用與門，提到與門，讀者可能就會想到數(shù)字電路里面學了那么多的與門邏輯器件（74LS/HC 系列），找個與門芯片還難嘛？但讀者想過沒，一個芯片要幾毛錢，而且還體積 比較大，倘若用三個二極管代替與門芯片，無論從價格、體積都優(yōu)于用專門的芯片，電路圖 如圖 3-11 所示。
圖 3-11 二極管組成的與門電路
（3）限幅元件。二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變（硅管為 0.7V，鍺管 為 0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內。例如當我們想設計一個限幅（鉗位）電路是，我們可借助兩個二極管達到。
（4）繼流二極管。在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。 續(xù)流二極管經常和儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。電感可以經過它
給負載提供持續(xù)的電流，以免負載電流突變，起到平滑電流的作用。在開關電源中，就能見 到一個由二極管和電阻串連起來構成的的續(xù)流電路。這個電路與變壓器原邊并聯(lián)。當開關管 關斷時，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量，防止感應電壓過高，擊穿開關管。 一般選擇快速恢復二極管或者肖特基二極管就可以了，用來把線圈產生的反向電勢通過電流 的形式消耗掉，可見“續(xù)流二極管”并不是一個實質的元件，它只不過在電路中起到的作用 稱做“續(xù)流”。圖 3-12 是一個三極管驅動風扇的電路圖，上面筆者并接了一個二極管，作用就是為了續(xù)流。
圖 3-12 風扇驅動電路
在正常工作時，F(xiàn)S 端為低電平，三極管導通，J4-1 為高電平，J4-2 為低電平，二極管處 于截止狀態(tài)?？僧?FS 端變?yōu)楦唠娖揭院螅龢O管截止，此時 J4-1 的電壓突然會變?。ú皇?突然變?yōu)榱悖?，但風扇是儲能元件（有線圈），這時會產生反相電動勢來阻止電勢突變，也既 不想讓減小，從而 J4-2 端的電勢就會高于 J4-1 端的電勢，若沒 D5 這個二極管，這種反相電壓 對電路是致命的，那若加了之后，D5、J4 就會形成一個回路，將產生的這部分電勢給消耗掉， 從而起到保護電路的作用。
續(xù)流二極管通常應用在開關直流電源、繼電器電路、可控硅充電機電路、IGBT 等電路中，其應用 非常廣泛，在使用時應注意以下幾點。
（1）續(xù)流二極管是防止直流線圈斷電時，產生自感電勢形成的高電壓對相關元器件造 成損害的有效手段！
（2）續(xù)流二極管的極性不能接錯，否則將造成短路事故；
（3）續(xù)流二極管對直流電壓總是反接的，即二極管的負極接直流電源的正極端；
（4）續(xù)流二極管是工作在正向導通狀態(tài)，并非擊穿狀態(tài)或高速開關狀態(tài)。
3.3.3 發(fā)光二極管
漆黑的夜空，因為它的存在，徇麗多彩。
發(fā)光二極管有兩個參數(shù)很重要，分別是：壓降和額定電流，其中紅、黃、綠的壓降參數(shù)
如表 3-2 所示。
表 3-2 發(fā)光二極管的壓降參數(shù)表
需要注意的是，設計電路時，一般讓工作電流為 3mA 左右，這樣問題 2 就很好回答了。
歐姆定律：R =（5 - 1.85）V ÷ 3mA = 1.05kΩ ，所以用了 1 kΩ 的限流電阻，OK？
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