二极管的功能以及案例解说

启芯硬件 2024-07-16 18:53:52

二极管(Diode)具有单向导电性,即只允许电流沿着一个方向流动,而阻挡反向电流流动。二极管是电子电路中最基本的元件之一,广泛应用于各种电子设备中。

单向导通性的实验说明:

当输入电源电压Vi比稳压二极管的稳定电压VZ低时,稳压二极管没有击穿而处于反向截止区,此时电路回路中只有比较小的反向漏电电流IR(reverse leakage current),这种工作状态不是稳压二极管的正常工作状态,因为输出电压Vo是随输入电压Vi变化的,没有达到输出稳定电压的目的,如下图所示:

当输入电源电压Vi比稳压二极管稳定电压ZT高时,稳压二极管被反向电压击穿,此时回路电流急剧增加,如下图所示:

一、二极管的功能

二极管的主要功能是将交流电转换为直流电,也可作为整流器、限流器、稳压器等电路中的关键元件。另外,二极管还可用于振荡电路、开关电路、放大电路等电路中,起到重要的作用。

二、二极管的作用

整流:二极管可以将交流电转换为直流电,实现整流功能。当正向电压施加在二极管上时,电流可以自由通过,而当反向电压施加在二极管上时,二极管则处于截止状态,阻止电流通过。

实现单向导通的示意图

原理就是两个管子分别导通

首先,是正半周期D2,D3工作

然后,是负半周期D1,D4工作

保护:二极管可用于保护电路免受电压峰值和电磁干扰等影响。在电路中加入二极管后,可以有效地限制电压,保护电路不受损坏。

稳压:二极管还可以作为稳压器使用,它可以在电路中提供一个固定的电压,使电路的工作更加稳定。

稳压二极管的典型应用电路如下图所示:

三、二极管的实际案例解说

整流器:二极管被广泛应用于整流电路中,如桥式整流电路、半波整流电路和全波整流电路等。

稳压器:二极管稳压器是一种常见的稳压电路,它可以提供一个恒定的电压输出。

光电二极管:光电二极管是一种具有光电转换功能的二极管,可以将光能转换为电能,广泛应用于光电传感器、光电开关、光电显示等领域。

对单颗LED 的驱动

图 1:灌电流方式驱动LED

此电路通过单片机I/O 口直接驱动LED。当I/O 口输出高电平时,LED 两端等电位,无电流,LED 熄灭;当I/O 口输出低电平时,电流从电源经R1、LED1、I/O 口流进单片机,LED 亮。LED 的亮度与流经它的电流大小成正比,而电流大小由R1 阻值决定。此驱动方式可称为灌电流驱动。

图 2:拉电流方式驱动LED

此电路通过单片机I/O 口直接驱动LED。当I/O 口输出低电平时,LED 两端等电位,无电流,LED 熄灭;当I/O 口输出高电平时,电流从单片机I/O 经R2、LED2 流到地,LED 亮。LED 的亮度与流经它的电流大小成正比,而电流大小由R2 阻值决定。此驱动方式可称为拉电流驱动。

Zener二极管:Zener二极管是一种具有特殊稳压特性的二极管,可以在一定范围内稳定地维持电压输出,广泛应用于电源稳压器、电路保护器等领域。

总之,二极管在电子领域中应用非常广泛,不同类型的二极管在不同的电路中都有不同的作用和功能。

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简介:资深硬件工程师, 拥有10+项专利及集成电路布图专有权。