在微电子控制领域,二极管的地位可以说是相当稳固,它是整个领域的砖石,修桥铺路架电线,神通广大,又平凡至简。
生活中最常见的二极管,应该就是红绿灯和广告牌了。
除了照明用的发光二极管,还有电路中常用的单向二极管,用作防反,降压等。
还有一些特殊用途的,比如光敏二极管,压敏二极管,热敏二极管等等,种类繁多,用法千变万化。
但万变不离其踪,二极管基本原理都是一样的。接下来就说一下,网上也有很多资源,解释有的也很形象,尤其是配图,动画等。建议多搜下,我这里主要里为了配合一些同学,回顾下,同时能为新人作个讲解当然极好了。
二极管就其名字来看,有两极,初中就学过,它有一个惊天地泣鬼神的能力,单向导通性,这个属性,决定了它终将成神。
两极分别为P极和N极,也有说成是阳极和阴极,还有看成是A极和K极的。那这些之间的联系是什么?这只是不同时期不同人群的叫法。
下图是二极管的内部原理图。
这是一个比较专业的图,但解释二极管的工作原理还是很直观的。图中的图间电荷区就是我们所说的PN结,就是它,使的二极管完成了单向导电性。
具体就是P这边是阳极,也就是我们软件画电路图中的A,是接的电源正极。N那边是阴极,是K,接的是电源负极。
正常情况下,由于内电场的存在,电子无法穿过电场,而被封闭在了内电场外。
当我们给二极管加上从P到N的正向电压时,如果外电场电压大于内电场电压,那么内电场就会被削弱,这样电子就可以穿过电场到达另一端了,这个电压最低是多少呢,硅管是0.7伏左右,锗管是0.2伏左右。特性曲线如下:
这是常规二极管的特性,比如我们看到的1n4007,发光二极管等特殊的不跟这一样,但图像趋势一样。
我们只要明白单向导电,然后就是存在电压降就可以了。
由于LED灯跟常规管一样,都是大于导通电压后,电流会迅速增加,这样就会导致LED烧坏,于是,正常都要接一个限流电阻。
限流电阻的阻值计算方法是:
1,先用万用表测出二极管的导通电压。
2,再设定电流值,5mA就可以正常发光了二极管,20mA就容易烧坏。具体也可以查看手册。指示用的3mA就够用了。节能的话,1mA也可以。
3,判断电路电压,并计算出电阻分的电压。
4,计算阻值。并依据阻值选择合适的电阻,因为电阻都是阻值固定的,可以选相近的。
5,电压电流计算功率,为选电阻做参考。
例如我们设什一个指示电源是否接通的指示灯。
电源电压5伏。LED导通电压1.2伏。电流我选1mA。
那么首先可以知道,电阻分压3.8伏。由于电流我选了1mA,所以电阻是3.8/1=3.8k欧姆。功率是3.8*1=3.8mW。市场上常见的有1W、0.5W、0.25W的,都可以用,我们用1/4W就好。阻值上比较接近3.8的是3.6和3.9两种,为了使电流小一些,我选3.9k的。
电路图如下。
正因为电阻的大小决定了电流的大小,所以该电阻也叫限流电阻。当然它也参与了分压。
在供电回路还用了一种,可以防止供电正负接反二极管,烧坏电路。我们看下图就是电源接对和接反的两种情况。
当电源反接,后边的灯就不亮了,这就是二极管的作用。
还有,比如有些反向二极管,当电压超过一定值,就会导通,从而保证后端电气设备安全。我们用两个反向管作一个示例。
电源是15伏的,而灯泡是5伏的,当我们用两个反向二极管串联对向使用时,击穿电压是10伏,于是,后端就变成了5伏的波形了。这个就是用来说明用法的。
还有很多,但就目前来说,用的还是LED多些,也就是发光二极管。其它的可以不用理会。
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