許多初學(xué)者對(duì)二極管很“熟悉”,提起二極管的特性可以脫口而出它的單向?qū)щ娞匦裕f(shuō)到它在電路中的應(yīng)用第一反應(yīng)是整流,對(duì)二極管的其他特性和應(yīng)用了解不多,認(rèn)識(shí)上也認(rèn)為掌握了二極管的單向?qū)щ娞匦裕湍芊治龆O管參與的各種電路,實(shí)際上這樣的想法是錯(cuò)誤的,而且在某種程度上是害了自己,因?yàn)檫@種定向思維影響了對(duì)各種二極管電路工作原理的分析,許多二極管電路無(wú)法用單向?qū)щ娞匦詠?lái)解釋其工作原理。二極管除單向?qū)щ娞匦酝猓€有許多特性,很多的電路中并不是利用單向?qū)щ娞匦跃湍芊治龆O管所構(gòu)成電路的工作原理,而需要掌握二極管更多的特性才能正確分析這些電路,例如二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路,二極管構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路等。
1.二極管可以組成簡(jiǎn)易的穩(wěn)壓電路,下面就介紹一下
上圖就是利用了三個(gè)二極管組成了一個(gè)1.8V的穩(wěn)壓電路,每個(gè)二極管導(dǎo)通的壓降是0.6V。
2.二極管可以在電路中起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?/strong>
眾所周知,PN結(jié)導(dǎo)通后有一個(gè)約為0.6V(指硅材料PN結(jié))的壓降,同時(shí)PN結(jié)還有一個(gè)與溫度相關(guān)的特性:PN結(jié)導(dǎo)通后的壓降基本不變,但不是不變,PN結(jié)兩端的壓降隨溫度升高而略有下降,溫度愈高其下降的量愈多,當(dāng)然PN結(jié)兩端電壓下降量的絕對(duì)值對(duì)于0.6V而言相當(dāng)小,利用這一特性可以構(gòu)成溫度補(bǔ)償電路。如下圖所示是利用二極管溫度特性構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路。
(1)VD1的正極通過(guò)R1與直流工作電壓+V相連,而它的負(fù)極通過(guò)R2與地線相連,這樣VD1在直流工作電壓+V的作用下處于導(dǎo)通狀態(tài)。理解二極管導(dǎo)通的要點(diǎn)是:正極上電壓高于負(fù)極上電壓。
(2)利用二極管導(dǎo)通后有一個(gè)0.6V管壓降來(lái)解釋電路中VD1的作用是行不通的,因?yàn)橥ㄟ^(guò)調(diào)整R1和R2的阻值大小可以達(dá)到VT1基極所需要的直流工作電壓,根本沒(méi)有必要通過(guò)串入二極管VD1來(lái)調(diào)整VT1基極電壓大小。
(3)利用二極管的管壓降溫度特性可以正確解釋VD1在電路中的作用。假設(shè)溫度升高,根據(jù)三極管特性可知,VT1的基極電流會(huì)增大一些。當(dāng)溫度升高時(shí),二極管VD1的管壓降會(huì)下降一些,VD1管壓降的下降導(dǎo)致VT1基極電壓下降一些,結(jié)果使VT1基極電流下降。由上述分析可知,加入二極管VD1后,原來(lái)溫度升高使VT1基極電流增大的,現(xiàn)在通過(guò)VD1電路可以使VT1基極電流減小一些,這樣起到穩(wěn)定三極管VT1基極電流的作用,所以VD1可以起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>
(4)三極管的溫度穩(wěn)定性能不良還表現(xiàn)為溫度下降的過(guò)程中。在溫度降低時(shí),三極管VT1基極電流要減小,這也是溫度穩(wěn)定性能不好的表現(xiàn)。接入二極管VD1后,溫度下降時(shí),它的管壓降稍有升高,使VT1基極直流工作電壓升高,結(jié)果VT1基極電流增大,這樣也能補(bǔ)償三極管VT1溫度下降時(shí)的不穩(wěn)定。
3.二極管在電路中的限幅作用
信號(hào)幅度比較小時(shí)的電路工作狀態(tài),即信號(hào)幅度沒(méi)有大到讓限幅電路動(dòng)作的程度,這時(shí)限幅電路不工作。信號(hào)幅度比較大時(shí)的電路工作狀態(tài),即信號(hào)幅度大到讓限幅度電路動(dòng)作的程度,這時(shí)限幅電路工作,將信號(hào)幅度進(jìn)行限制。
這個(gè)二極管限幅電路,當(dāng)集成電路A1的①腳輸出信號(hào)中的交流電壓比較小時(shí),交流信號(hào)的正半周加上直流輸出電壓U1也沒(méi)有達(dá)到VD1、VD2和VD3導(dǎo)通的程度,所以各二極管全部截止,對(duì)①腳輸出的交流信號(hào)沒(méi)有影響,交流信號(hào)通過(guò)R1加到VT1中。 假設(shè)集成電路A1的①腳輸出的交流信號(hào)其正半周幅度在某期間很大,由于此時(shí)交流信號(hào)的正半周幅度加上直流電壓已超過(guò)二極管VD1、VD2和VD3正向?qū)ǖ碾妷褐担绻恐欢O管的導(dǎo)通電壓是0.7V,那么3只二極管的導(dǎo)通電壓是2.1V。由于3只二極管導(dǎo)通后的管壓降基本不變,即集成電路A1的①腳最大為2.1V,所以交流信號(hào)正半周超出部分被去掉(限制),其超出部分信號(hào)其實(shí)降在了集成電路A1的①腳內(nèi)電路中的電阻上。當(dāng)集成電路A1的①腳直流和交流輸出信號(hào)的幅度小于2.1V時(shí),這一電壓又不能使3只二極管導(dǎo)通,這樣3只二極管再度從導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止?fàn)顟B(tài),對(duì)信號(hào)沒(méi)有限幅作用。
4.二極管在電路中的保護(hù)作用
在繼電器驅(qū)動(dòng)電路里經(jīng)常會(huì)用到二極管保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。
繼電器內(nèi)部有一組線圈,如上圖所示,在繼電器斷電前,流過(guò)繼電器線圈L1的電流方向?yàn)閺纳隙拢跀嚯姾缶€圈產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)阻礙這一電流變化,即產(chǎn)生一個(gè)從上而下流過(guò)的電流。反向電動(dòng)勢(shì)在線圈L1上的極性為下正上負(fù),這時(shí)二極管導(dǎo)通。當(dāng)保護(hù)二極管開(kāi)路時(shí),對(duì)繼電器電路工作狀態(tài)沒(méi)有大的影響,但是沒(méi)有了保護(hù)作用而很有可能會(huì)擊穿驅(qū)動(dòng)管;當(dāng)保護(hù)二極管短路時(shí),相當(dāng)于將繼電器線圈短接,這時(shí)繼電器線圈中沒(méi)有電流流過(guò),繼電器不能動(dòng)作。
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原文標(biāo)題:【不同尋常的用法】二極管的幾種特殊作用
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