什么是二极管

       二极管的作用主要有整流、检波、限幅、调制、开关、稳压、发光、混频、阻尼和瞬变电压抑制等。强电电路多采用普通整流二极管和双向触发二极管，而很少采用其他二极管。

1.二极管的主要特性

        二极管最主要的特性是单向导电性。所谓单向导电性可以通过加到二极管两端的电压与流经二极管的电流的关系来说明，这个关系也就是伏安特性，二极管的伏安特性如图2-13所示。

        提示：该特性曲线只适用于普通二极管，而对于稳压管、发光二极管等特殊二极管是不适用的，它们有自已的伏安特性曲线。
       (1)正向特性
        加到二极管两端的正向电压低于死区电压时(锗管低于0.1V，硅管低于0.5V)，管子不导通，处于“死区”状态;当正向电压超过死区电压，达到起始电压后，二极管开始导通。二极管导通后，电流会随着电压稍微增大而急剧增加。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5~0.7V，锗管为0.1~0.3V。通过正向特性曲线发现，AB间的曲线是弯曲的，所以该区域为非线性区域; BC间的曲线较直，所以称为线性区域。
        (2)反向特性
        当二极管两端加上反向电压时，反向电流应该很小，随着反向电压逐渐增大时，反向电流也基本不变，这时的电流称为反向饱和电流(见曲线的OD段)。不同材料的二极管的反向电流大小不同，硅管为1uA到几十微安，锗管可高达数百微安。另外，反向电流容易受温度变化的影响，所以锗管的稳定性比硅管差。当反向电压增加到某一数值时， 反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿(见曲线的DE段)，这时的反向电压称为反向击穿电压。不同结构、工艺和材料制成的二极管，其反向击穿电压值有较大不同，最高可达数千伏。

        (3)频率特性

        由于二极管的PN结存在结电容，该结电容在频率高到某一-程度时容抗减小，使PN结短路，致使二极管失去单向导电性，无法工作。PN结面积越大，结电容也越大，高频性能越差。
         (4)击穿特性

         二极管的击穿特性包括电击穿和热击穿两种。

        ①电击穿。电击穿不是永久性击穿。切断加在二极管两端的反向电压后，它能恢复正常的特性，二极管不会损坏，但可能会有损伤。

        ②热击穿。热击穿是永久性击穿。当二极管处于较长时间的电击穿状态时，管内的PN结因长时间大电流而过热，导致二极管因过热而出现永久性的击穿，此时即使切断加在二极管两端的反向电压，它也不能恢复正常的特性。

2.整流二极管

         (1)识别

         普通整流二极管是利用二极管的单向导电性来工作的，有两个引脚，它根据功率大小有塑料封装和金属封装两种结构，如图2-14所示。

         普通整流二极管多用于低频整流，典型的塑料封装普通二极管有1N4001 ~ 1N4007 (1A)、1N5401~ IN5408 (3A)等。

        (2)整流功能
         整流是二极管的最主要功能。整流方式主要有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流。强电电路多采用半波整流和桥式整流两种方式。

         ①半波整流。图2-15所示是典型的半波整流电路及波形。所谓的半波整流就是采用一个二极管作为整流管。
         市电电压为正半周(上正、下负)时，二极管VD导通，于是市电电压通过VD和负载RL构成的半波整流回路整流后，为负载供电:当市电电压为负半周(上负、下正)时，VD反偏截止，负载无供电电压。这样，市电电压经VD的整流后产生直流脉动电压。

         ②全波整流。图2-16所示是典型的全波整流电路及波形。它与半波整流电路不同的是不仅采用了两只二极管作为整流管，而且需要设置变压器。

        当市电电压为正半周(上正、下负)时，变压器T的二次绕组P2、P3输出的交流电压为上正、下负。此时，P2绕组输出的交流电压通过VD1、RL构成的回路进行整流，为负载RL供电: P3绕组输出的交流电压使VD2反偏截止。因此，市电电压正半周期间，RL由VD1整流后的电压供电。
        当市电电压为负半周(上负、下正)时，T的P2、P3绕组输出的交流电压为下负、上正。此时，P2绕组输出的交流电压使VD1反偏截止; P3绕组输出的交流电压通过VD2、RL构成的回路整流，为负载RL供电。因此，市电电压负半周期间，RL由VD2整流后的电压供电。
         通过以上分析可知，全波整流电路的效率要高于半波整流电路，并且输出电压的频率升高为100Hz。
        ③桥式整流。图2-17所示是典型的桥式整流电路。桥式整流电路最大的特点是采用了四只二极管作为整流管。

         参见图2-18，当市电电压为正半周(左负、右正)时，二极管VD1、VD3导通，于是市电电压通过VD1、VD3和R构成的整流回路整流后，为R供电;当市电电压为负半周(左正、右负)时，二极管VD2、VD4导通，于是市电电压通过VD2、VD4和R构成的整流回路整流后，为R供电。由此可见，桥式整流电路的效率要比半波整流电路高一倍。

         通过以上分析可知，桥式整流电路的效率要高于半波整流电路，并且它不需要变压器就可以构成整流回路。因此，桥式整流电路可对市电电压直接进行整流。同样，它输出电压的频率也为100Hz，并且市电整流后的波形与全波整流的波形相同。
         提示：许多整流电路将四只整流二极管组咸整流组件。整流堆按功率大小可分为小功率整流堆、中功率整流堆和大功率整流堆三类，按外形结构可分为方形、扁形和圆形三大类，按焊接方式分为插入式和贴面式两类。
        常用的整流堆实物与电路符号如图2-19所示。

        目前，采用整流堆对市电电压进行整流的电路广泛应用在彩色电视机、彩色显示器、电磁炉、变频空调器、充电器等电气设备中。
        ④倍压整流。图2-20所示是典型的倍压整流电路。该图中的C1是升压电容，C2是滤波电容，VD1 和VD2是整流管。

         当输入电压Ui为下正、上负时，它通过VD1、C1构成的整流回路为C1充电，使C1两端建立左正、右负的电压。当输入电压Ui为下负、上正时， 整流管VD1截止，Ui电压与C1所充电压叠加后通过VD2整流、C2滤波产生输出电压Uo。一般情况下，Uo是Ui的2倍。
3.发光二极管
        (1)发光二极管的识别
        发光二极管(LED)简称发光管，它在强电电路内主要用来作照明灯或指示灯。常见的发光二极管实物及其电路符号如图2-21所示。

        (2)发光二极管的特性
        伏安特性:发光二极管的伏安特性和普通二极管相似，不过发光二极管的正向导通电压较大，在1.5~3V之间，常见的发光二极管导通电压多为1.8V左右。工作电流与发光强度的关系:发光二极管的工作电流一般为几亳安 (mA)至几十毫安，发光二极管的发光强度基本上与发光二极管的正向电流成线性关系。因此，发光二极管供电电路需要串联相应阻值的电阻。
4. 双向触发二极管
       双向触发二极管(DIAC)是一-种双向的半导体器件。双向触发二C极管具有性能优良、结构简单、成本低等优点，广泛应用在双向晶闸管的导通电路内。它的实物、结构、等效电路、电路符号和伏安特性如图2-22所示。

       参见图2-22 (b)、(e)， 双向触发二极管属于三层双端半导体器件，具有对称性，可等效为基极开路、发射极与集电极对称的NPN型三极管。其正、反向伏安特性完全对称，当器件两端的电压U<Ubo时进入负阻区，当U>Ubr时也会进入负阻区。
       提示：Ubo是正向转折电压，UbR是反向转折电压。转折电压的对称性用ΔUb表示，ΔUb <2V。