二极管是非线性元件,分析它在电路中的作用的时候,最重要的是要搞清楚二极管导通没有!!!如图1所示:
知道二极管导通时等效为0.7V电池就可以解决大多数问题,但是知道二极管的的实际伏安特性曲线是什么样子也是有必要的。如图2所示:
多数时候,我们近似成图2(b)那样就行,认为0.7V以上二极管导通(也有书使用0.6V标准,这不影响学习),无论电流是多少,端电压不再改变。虽然二极管不会主动产生能量,但是我们只看结果,不看过程,二极管这时就是一个电池了。
个别时候,我们可能把二极管近似看成图2(c),由于电流增加电压确实会增加,于是就引入二极管等效电阻r的概念。这种近似我们后面在三极管放大电路中会用到。
二极管的单向导电特性并不十分理想,这是因为二极管的本质是由P型半导体和N型半导体接触形成的PN结(点到即止,千万别去百度什么是空穴和载流子)。
4、t1时刻反向电流达到最大,t1-t2时间段反向电流终于逐渐减小到0,称之为tf(fall)下降时间。
5、td和tf加起来就是trr(reverse revovery)反向恢复时间。这段时间二极管是反向导通的。
6、可以想象,如果加载在二极管上的信号周期T与反向恢复时间trr在数量级上可比拟的话,二极管的实际效果是“全通”的。所以,trr决定了二极管可适用的电路频率场合。
7、简单对二极管反向恢复电压的分析,反向电流达到峰值以后会急剧减小,也就是说tf其实很小,这样一来在线路的寄生电感上会产生L*di/dt的尖峰电压URP(reverse peak)。这是十分有害的,可能会击穿二极管。
8、恢复系数tf/td用来描述二极管反向恢复的“软度”,恢复系数越大,越不易产生有害高压。
3、肖特基势垒二极管的trr更短,可达到10ns数量级,并且它有两个特殊优点,一个是导通压降小(意味着功耗小),另一个是恢复软度大(不易产生反向恢复高压)。这两个优点使之特别适合低压开关电源电路,典型如1N5819。
3. 如图6所示,稳压二极管必须串联电阻使用,这样才能实现稳压的效果。稳压二极管调节流过自身的电流(同时也是R的电流),从而改变R上压降来实现自身稳定输出5V的目的。
4. 稳压二极管的串联电阻R是需要计算的,如图7所示的稳压应用,负载上能够得到所需要的稳压值吗?显然不能,因为稳压二极管无论怎么改变流过自身的电流,端电压也不可能是5V。
5. 将来我们会发现很多元件的“号称”(例如稳压)特性都是有前提条件的,它们总是通过调节A(例如电流)来实现B(例如稳压),如果怎么调节A都实现不了B,那么“号称”属性就不成立。
如图8所示,发光二极管作为指示用途时,是通过串联限流电阻的方法来使用的。
红绿蓝(RGB)是光的三原色,蓝光二极管最晚诞生(1989才首次实现,获2014年炸药奖),从此发光二极管有了合成白光的光源,发光二极管(LED)照明开始飞速发展。
恒压源的加上电流反馈控制就能转变成恒流源,在后续的电源管理章节会有设计实例。
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