二极管 及其类型-二极管在电路中的用途

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二极管 及其类型-二极管在电路中的用途

二极管 是另一种有两个引脚的电子元件。 这两个引脚(底座/腿)称为阴极(负极)和阳极(正极)。 阴极引脚通常较短或更靠近二极管主体上的白色(或黑色)环。

该 二极管 在原理图上用D字母表示,其在电子电路中的应用包括整流、照明、稳压、光学传感器。 其类型有:整流二极管、发光光敏二极管、齐纳二极管、检波二极管、变容二极管、隧道二极管等,这里介绍三种常用的类型。

由于二极管所使用的材料,电流仅沿一个方向通过它们,即从阳极到阴极。

在这些部件中,使用两种硅或锗元素(半导体或半导体元件),它们与其他材料结合并形成P(正极)和N(负极)部件。

这两片如果单独使用,能够轻松通过电流,但如果这两片的原子靠得太近,电流只能从 P 流向 N。

如果我们想知道二极管是如何工作的,我们就必须处理一个复杂的量子物理问题。 因此,现在就接受二极管的原样。

  • 二极管 引脚以P到N形式的连接称为正向偏置(或正向电压),这种状态的相反连接(N到P)称为反向偏置。二极管电桥将正、负半波分开。 每个输出相互独立,并分别组合正负输出。

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整流 二极管 及其在电路中的使用

整流二极管仅在直接偏置模式(从 P 到 N)下通过电流。

下图显示了这些二极管的外观及其原理图符号和电流方向:

diode schematic 二极管
rectifier diode 二极管

这些二极管可用于电流输入,这样当电路的正负极接错时,电路中就没有电流进入。

下图显示了如何连接该二极管作为电路的保护二极管:

circuit protector 二极管

您还可以在电压适配器中使用整流二极管的这一有趣功能。

电压适配器是将交流电转换为直流电的设备。

在适配器中使用二极管的方法取决于变压器的类型。

如果变压器有 3 个输出,我们应该按如下方式使用二极管:

voltage adapter 二极管

在上图所示的电路中,交流电 AC 从变压器输出的顶部和底部路径流出。

这两个输出有 180 度的相位差,也就是说,如果上面的输出为正且处于最高电压(相对于中间输出),则下面的输出为负并且处于最低电压(相对于中间输出) 。

上部输出:

diode signal

较低的输出:

ac signal

现在,通过使用二极管,我们将负极发送到一根电线,将正极发送到另一根电线。

发生的情况是,上部导线 (+) 中的电流如下所示(相对于中间导线):

positive

下线(-)中的电流如下所示(相对于中线):

negative

交流电通常具有恒定的频率。 例如,如果是市电,则为50Hz。

这意味着,在1秒的时间内,市电相线(L/Live)的电压相对于中性线(N/Live)从-320V到+320V,再从+320V到-320V变化50次。 无效的)。

但平均绝对电压为 220 伏(均方根电压)。

高电压和电流的这些变化非常危险,直接接触可能会导致严重伤害或死亡。

如果交流电源电压为220伏,变压器的变比约为0.110,则上导线与中间导线的电压差在0伏到约12伏之间变化,下导线与中间导线的电压差在0伏之间变化。 伏和-12伏。

上线和下线之间的平均电压将为 24v (220*0.11)。 下图由模拟器捕获并考虑内阻:

diode in adapter 二极管
  • 在这种类型的变压器中,中间导线的电压始终为 0 伏。

如果变压器有2个输出,我们必须以桥接方式连接二极管

二极管电桥将每个输出的正负半波彼此分开,并分别组合正负半波。

diode bridge

这里我们只区分了正负极,不再有0v了,即上限电压为+6伏,下限电压为-6伏,两者相差12v。 下图由模拟器捕获并考虑内阻:

transformer 二极管
  • 要去除半波和噪声,需要一个电容; 在电容器部分,我们将讨论如何使用电容器消除噪声并建立直流线路电压和电流。

要使用这种类型的二极管,我们需要了解一些事情:

  • 电流流动所需的最小所需电流(IS)。
  • 二极管 的最大耐受电流(IBV),如果超过该电流,将损坏二极管。
  • 电流进入所需的最小输入电压(VJ)。
  • 二极管 的最大耐受电压(BV),超过该电压将损坏二极管。
  • 更准确计算所需的二极管电阻 (RS)。

要从市场上购买二极管,您需要所需二极管的数据表文件,其中包含二极管标准的规格。

您可以在 Google 中搜索数据表 (datasheet) 文件。

下表列出了一些广泛使用的整流二极管标准示例的特性:

RS (Ω)BV (v)VJ (v)IBV (A)IS (A)类型
2 m50550 m5 m36 n1N1183
2 m600550 m5 m36 n1N1190
2 m50550 m3 m36 n1N1199
2 m100550 m2.5 m36 n1N1200
43.2 m50300 m1.2403 n1N4001
8.1 m50550 m3500 n1N5400

光学和红外二极管以及如何在电路中使用它们

在普通发光二极管(LED)中,产生的光可以被眼睛看到,但在红外二极管(inf.D)中,产生的光线(红外线)是看不见的(这些光线可以通过相机检测到) )。 在光电二极管(ph.D)的帮助下,您可以从它们接收能量(射线)。

发光二极管有 2 个引脚或底座,一个引脚较高并连接到电流输入(正极),称为阳极,另一个引脚通常较短并连接到电流输出(负极),称为阴极。

下图显示了这些二极管的外观及其在地图上的示意图:

led schematic 二极管
led

有些发光二极管有两种颜色并且有 3 个引脚; 一个引脚是通用的,另外两个引脚用于每种颜色。 如果两种颜色同时亮起,则它们的组合会产生另一种颜色。

发光二极管通常可以承受平均10毫安的电流和3到5伏的电压。

这些反向偏压的二极管如果电压低就不会通过,否则会损坏。

如果它们燃烧,它们可能会通过很少的电流并且不再发光。

红外发射器和接收器二极管有很多用途,例如,可以用它们来确定距离、颜色识别、发送信息、防盗警报等。

发射的频率和信息可借助定时器 IC 输入红外二极管,并由光电二极管接收,并由运算放大器 IC 接受或拒绝。

七段 LED(7 段 – 7 segment)

七段LED由7或8个发光二极管组成,封装成数字8或8的形式。(数字8及其右侧的一个点/点)。

这些 LED 封装具有一或两个阳极引脚(共阳极)或一或两个阴极引脚(共阴极),其余引脚均与封装中的 LED 的点亮相关。

下图显示了这些封装的示例(共阴极):

seven segment led 二极管

齐纳 二极管 及其在电路中的使用方法

这些类型的二极管就像一个电阻器,当电压变化时它的阻值也会改变; 也就是说,它们的P和N的制作方式是,如果二极管两端的电压差超过反向偏压的极限,则它将通过相对于该极限的过电压。

此操作会导致多余电压消失。

该特性可用于保持电压恒定。

要使用齐纳二极管,最好使用负载电阻。

计划中的齐纳架构:

zener diode 二极管

负载电阻:电路中串联在稳压管之前的电阻,防止稳压管损坏。

将齐纳二极管和负载电阻与用电设备/电路和电源放置在一起的方法如下:

diode 二极管

上图中,Z1是稳压二极管,R1是负载电阻。

以下示例显示如何计算齐纳二极管和负载电阻:

我们有一个 10v 电源,其容差为 10%,纹波电压为 1 伏,我们可以借助齐纳二极管获得低 纹波电压 的 8v 电压(10v-10%-1v 纹波)。

要使用齐纳二极管,我们必须了解以下内容:

  • 电源纹波电压
  • 消费者所需的电压量(该电压应至少比电源的最低主电压低v1。)
  • 消费者当前利率
  • 齐纳功率(在计算过程中获得)和最大齐纳电压
  • 功率和负载电阻值(计算所得)

上面通常会写有电源的纹波电压,如果是预先制作的,上面也会写上用电电压的大小,如果是自己制作的,可以使用教程中提到的公式来计算。

用电电流的大小可以通过计算或通过万用表来获得。

齐纳管的最大电压也等于消费者所需的电压,齐纳管的功率通过以下公式获得:

P=I×V

上式中,P为齐纳功率,V为[电源电压-用户所需电压],I为V之间的用户电流,由欧姆定律和负载电阻值计算得出。

因此,您需要一个具有 V 电压和 P 功率的齐纳二极管。

负载电阻的值也可以通过以下等式获得:

zener calculation 二极管

上述关系式中,I表示用电设备所需的电流,Vmax表示最大供电电压,Vmin表示最小供电电压。

负载电阻功率也可以通过以下等式获得:

load resistor zener

在上述关系中,I 是消费者的电流。

  • 使用功率高于计算功率的齐纳二极管。

二极管 应用实例

或门 (OR gate):

必要设备:2个二极管1N400x(整流器)、2个电阻、电源。

为了能够在电路上实现我们的想法,我们需要为电流定义“与”、“或”和“相反”的逻辑。

电流的逻辑由称为逻辑门的特殊部分定义。

该电路定义了电路的“或”; 这样I3的电流就根据I1和I2而被耗尽或切断。

or gate 二极管

真值表 (truth table) 如下:

I10011
I20101
I30111

电路分析:电流从正极进入电路,经过电阻后进入二极管。 由于二极管的特性,不再有电流从栅极的输出端进入,换句话说,我们在这里阻止了电流。 从上面的原理图可以看出,输出电流是经过电阻之后的输入电流之和。 如果我们去掉其中一个电阻,另一个输入仍然提供输出电流。

正负极分离器:

该电路用于无法识别直流正负极的情况:

adapter 二极管

 

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