二極管在交變電路中應(yīng)用探究

柯梅

摘要：二極管在物理學(xué)中有著至關(guān)重要的作用，二極管作為一種理想元件，單向?qū)щ娦允撬钪匾奶攸c(diǎn)，當(dāng)二極管處在正向偏置狀態(tài)之時(shí)，它的電阻比較小，幾乎可以將它是作為導(dǎo)線(xiàn)，電路在二極管的作用下處于接通狀態(tài)。當(dāng)二極管處于反向偏置的狀態(tài)之時(shí)，它的電阻數(shù)值無(wú)窮大，電路就幾乎處于截止?fàn)顟B(tài)。二級(jí)管與交變電流和變壓器相互結(jié)合使用，這三者相互結(jié)合時(shí)就能發(fā)揮更大的作用。本文通過(guò)介紹二極管與交變電路之間相互作用的知識(shí)，對(duì)二極管和變壓器與交變電流這三者進(jìn)行分析與處理，使我們解決相關(guān)的應(yīng)用問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：二極管 交變電路 變壓器

前言

通常，我們把二極管視作為理想二極管，它在接入電路被正向連接時(shí)，該電路就會(huì)被導(dǎo)通，進(jìn)行反向連接時(shí)，電路就處于截止?fàn)顟B(tài)，在二極管接入交變電路時(shí)，電路會(huì)自動(dòng)的忽略掉電流二極管負(fù)極流進(jìn)的電流。這一特性使交變電路中的理想二極管的功率問(wèn)題更加復(fù)雜繁瑣，因此我們對(duì)二極管在交變電路中的有關(guān)應(yīng)用進(jìn)行深入的探索和研究。

一、二極管的有關(guān)原理

半導(dǎo)體二極管主要是三個(gè)主要的部分結(jié)合構(gòu)成的：接觸電極、引線(xiàn)、管殼。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為兩類(lèi)：面結(jié)合型、點(diǎn)接觸型。對(duì)于點(diǎn)接觸性來(lái)說(shuō)，它適用于要求工作電流小、對(duì)頻率要求較高的地方，對(duì)于面結(jié)合型來(lái)說(shuō)，它適用于工作時(shí)電流較大、工作頻率要求較低的工作場(chǎng)所。

二、二極管的種類(lèi)

根據(jù)二極管在用途方面上的差異，特殊二極管、普通二極管是半導(dǎo)體二極管兩種最為主要的形式。對(duì)于普通二極管來(lái)說(shuō)，它的主要用途有發(fā)揮隔離作用、整流作用，除此之外，還能用于溫度補(bǔ)償?shù)?。特殊二極管的種類(lèi)較多，比較常見(jiàn)的類(lèi)型有發(fā)光二極管、齊納二極管、變?nèi)荻O管等幾種類(lèi)型。

三、二極管的特性分析

3.1二極管在交變電路中正向特性分析

當(dāng)二極管的兩端正向接入電路時(shí)，電流正向流出，形成正向電流，當(dāng)兩端添加的正向電壓數(shù)值還比較小時(shí)，所產(chǎn)生的正向電流也會(huì)比較小，隨著電壓的不斷增大，當(dāng)增大到門(mén)檻電壓的數(shù)值時(shí)，電流才會(huì)有明顯的增加，在正向接通時(shí)，二極管的電阻一般較小，使整個(gè)電路處于接通狀態(tài)。

3.2二極管在交變電路中反向特性分析

當(dāng)二極管的兩端接入反向電壓時(shí)，在電路剛接通之時(shí)，二極管有著非常大的電阻，電路中的電流極其小，并且其電流不受電壓變化的影響，當(dāng)電流比較穩(wěn)定，不受反向電壓影響之時(shí)，這時(shí)的電流達(dá)到了反向飽和電流。當(dāng)添加的反向電壓穩(wěn)定而持續(xù)的增大到一定的數(shù)值之時(shí)，電路中的反向電流也會(huì)隨著電壓驟然變大，反向擊穿的情況就形成了，出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象時(shí)電壓的數(shù)值就是反向擊穿電壓。

3.3溫度對(duì)于二極管在交變電路中的影響

PN結(jié)是二極管中是十分重要的一個(gè)元素，溫度的變化對(duì)于二極管有比較明顯的影響，當(dāng)溫度升高時(shí)，我們觀察到二極管將向左移動(dòng)它的正向特性曲線(xiàn)，正向的壓降大大的減小了，它的反向特性曲線(xiàn)將靠下移動(dòng)，反向的電流將持續(xù)的增大。

四、二極管在交變電路的有關(guān)應(yīng)用

普通的二極管有著檢波、隔離等作用，除此之外，它還常被用于三極管的溫度補(bǔ)償。我們將主要介紹二極管的隔離作用、整流作用和三極管的溫度補(bǔ)償作用。

4.1二極管在交變電路中的隔離作用

在電源儲(chǔ)能電路中，當(dāng)突然切斷電路中的電源，電路中的電容將會(huì)代替電源為電路中的其他負(fù)載提供電能，當(dāng)電路中的二極管進(jìn)行正向連接時(shí)，根據(jù)它的單向?qū)щ娦?，它幾乎可被視作為?dǎo)線(xiàn)，利用它的單向?qū)щ娦宰钄嗥浞聪螂妷哼M(jìn)而完成電路的功能。對(duì)于二極管的一些參數(shù)，我們?cè)谡{(diào)節(jié)時(shí)，要盡量去把它的正向壓降縮小，所流入的正向最大電流讓其增大，最好能大于負(fù)載的最大電流，盡量減小它的反向漏電流。

4.2二極管的溫度補(bǔ)償作用

二極管在交變電路中有著十分重要的溫度補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，起到將放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定的作用。其工作的原理主要是：在溫度持續(xù)升高時(shí)，三極管VT1的Vbe將會(huì)變小，從而造成Ib變大，但是二極管V1的正向壓降卻隨著溫度的增加而減小，進(jìn)而導(dǎo)致Ub減小，接著Ib變小。假設(shè)二極管V1的溫度特性與三極管VT1溫度特性幾乎一樣，那么Ib則基本上不會(huì)隨溫度發(fā)生變化。

對(duì)于二極管有關(guān)參數(shù)的控制，盡量與三極管溫度特性相適應(yīng)。

4.3穩(wěn)壓二極管的有關(guān)介紹

穩(wěn)壓二極管的反向擊穿所繪制的圖像較為陡峭，與普通的二極管相比較，反向擊穿曲線(xiàn)大為不同。當(dāng)添加的反向電壓處于較低狀態(tài)之時(shí)，它的反向電阻將會(huì)大大增加。當(dāng)反向電壓持續(xù)增加，并且當(dāng)數(shù)值大于擊穿值時(shí)，它的反向電阻就會(huì)變得特別小，電路中的電流就快速的增加，但是對(duì)于反向電壓的變化，其改變量卻不大。穩(wěn)壓二極管在反向擊穿時(shí)是可逆的，它的這一個(gè)特性可以幫助電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的作用，電路中與穩(wěn)壓二極管共同存在的電阻起到了限制電流的作用。

4.4 TVS瞬時(shí)抑制二極管

在信號(hào)的輸入與輸出的端口，我們一般會(huì)并聯(lián)一個(gè)TVS瞬態(tài)抑制二極管，可以有效避免電壓迅速增加給電路帶來(lái)的破壞。當(dāng)高電壓被加在TVS管兩端之時(shí)，在那一瞬間，它能夠保證其阻抗不會(huì)突然減小，與此同時(shí)，它還能夠吸收大電流，保護(hù)后續(xù)的電路不會(huì)收到瞬時(shí)高電壓的沖擊。在TVS瞬態(tài)抑制二極管的選用上，我們?cè)陂_(kāi)始之初要明確被保護(hù)電路所能允許的極限電壓，進(jìn)行的額定反向關(guān)斷電壓不能過(guò)于低，至少應(yīng)該高于被保護(hù)電路被允許的最大電壓。

結(jié)束語(yǔ)

二極管在交變電路中應(yīng)用廣泛，它通常會(huì)和變壓器一起使用，在二極管與變壓器一起使用時(shí)，它們的有效值計(jì)算通常是研究人員需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。通過(guò)分析二極管的原理，介紹二極管的種類(lèi)，我們可以看到不同的二極管有著十分不一樣的特性，在進(jìn)行正向連接和反向連接時(shí)，他們的特性就存在不一樣的地方。其中溫度對(duì)于二極管的影響也十分的巨大，因此我們?cè)趹?yīng)用時(shí)要充分發(fā)揮二極管的隔離作用和穩(wěn)壓作用，盡量將二極管在交變電路中的各個(gè)作用發(fā)揮到極致。

參考文獻(xiàn)

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