二极管工作原理及应用分析

二极管

     晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。

二极管特性

1、正向性  外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。

2、反向性  外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。

3、击穿外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被永久破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。 

二极管是一种具有单向导电的二端器件,有电子二极管和晶体二极管之分,电子二极管现已很少见到,比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性,几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。   二极管的电压与电流不是线性关系,所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻

二极管工作原理(正向导电,反向不导电)晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成了空间电荷层,并且建有自建电场,当不存在外加电压时,因为p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当产生正向电压偏置时,外界电场与自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流(也就是导电的原因)。当产生反向电压偏置时,外界电场与自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围中与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0(这也就是不导电的原因)。  当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。上面这些是课本上必考的知识点,二极管的应用就非常丰富了,主要有以下等应用:

1.整流

2.开关

3.限幅

4.续流

5.稳压

说说咱们的实际应用吧

这是一个电源的前端电路,主要是防护电磁干扰的,D1的作用是单向导电,防止正负短接短路的,D2是TVS管,这里是防止浪涌静电干扰和过压保护的(当电路正常工作时,TVS 处于截止状态(高阻态),不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时,TVS 迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS 阻值又恢复为高阻态)。

D24是续流二极管的作用(续流二极管通常是反向并联在电感线圈,继电器,可控硅等储能元件两端,在电路中电压或电流出现突变时,对电路中其它元件起保护作用的二极管)。当PWM11高电平时候,Q19导通到低电平,Q20是PMOS,低有效开始工作,电路导通,PWM11地电平时电路停止工作,上节说到电感会阻碍电流变化的,现在就会产生一个反向电动势的尖峰,会通过D24和L1形成通路,慢慢泄放消耗(通常会在二极管串联一个电阻,考虑到效率问题没加),达到保护三极管和MOS的目的,如果不加大家想想会发生什么事情。电机应用目前最多也繁杂,能做好驱动电路的厂家,目前来看也不多,里面的二极管应用就更丰富了。

           二极管的与门电路A为高,D1不通,B为高,D2不通,Y为高A/B为低,D1/D2通,Y为低。   本人也是从小白到今天的状态,特别是硬件的同学,吃的苦可想而知了,烧了不知道多少板子,炸了多少次,硬件任重道远啊,事情繁多,待遇水平也不高,还是建议大家转软件。

能坚持还是坚持坚持,本人涉及到的行业太广了,所以知识面肯定要比多数人广的多,精度目前正在深入中。二极管还有多种应用,网上都能找到,深浅大家后面也会知道的,不过知识繁多杂乱,难免会有错误观点传导,大家看到网上资料还得多多识别,理论与实践结合才是王道,不在做过多的赘述。

小结:

1.选择二极管一定要关注需求,还有咱们的选型原则,关注正向电压,电流,管子功率,反向击穿电压等参数,不同的应用关注重点有区别。

2.续流多选肖特基二极管,接口保护多是TVS管,电源电路多是钳位,稳压二极管。

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 1
收藏 2
关注 8
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
成为第一个和作者交流的人吧