二极管是现代电子学中一种极为重要的基础元件,它的结构和原理构成了其在电路中独特功能的基石。从结构上看,二极管主要由P型半导体和N型半导体组成。P型半导体含有较多的空穴,而N型半导体则有较多的电子。当这两种半导体紧密结合在一起时,在它们的交界面就会形成一个特殊的区域,叫做PN结。这个PN结是二极管能够实现单向导电性的关键所在。从原理层面来说,当二极管两端施加正向电压时,即 P 型端接电源正极,N 型端接电源负极,此时外电场方向与内电场方向相反。在这个电压的作用下,P 区的空穴和 N 区的电子都向 PN 结移动,使得 PN 结变窄,形成较大的电流,二极管处于导通状态。例如,在一个简单的直流电源供电的电路中,如果串联一个二极管和一个电阻,当电源极性正确时,电路中有电流通过,电阻上会有电压降,这可以通过示波器观察到电压和电流的变化情况。二极管在半导体技术中占据重要地位,推动科技发展。STB230NH03L MOS(场效应管)
全波整流电路则需要两个二极管和一个中心抽头的变压器。在这种电路中,当交流电压输入变压器后,变压器的次级绕组产生两个大小相等、方向相反的交流电压。在正半周,一个二极管导通,电流通过该二极管和负载;在负半周,另一个二极管导通,电流通过另一个二极管和负载。这样,无论交流电压是正半周还是负半周,负载上都有电流通过,得到的直流电压脉动频率是交流输入电压频率的两倍,提高了整流效率,相较于半波整流,全波整流能够更好地利用交流电,为负载提供更稳定的直流电源。这种电路在一些早期的电子管收音机等设备中较为常见。BTS50080-1TEB二极管的价格相对低廉,这使得它在电子制造业中得到了广泛应用。
肖特基二极管是一种基于金属 - 半导体结的二极管,与普通 PN 结二极管相比,具有正向压降小(约 0.3 - 0.5V)、反向恢复时间极短(几乎为零)、开关速度快等明显优势。这些特性使其在高频电路中表现出色,如在开关电源的同步整流电路中,肖特基二极管可降低导通损耗,提高电源转换效率;在高频逆变器、DC - DC 转换器中,快速的开关特性减少了电路的能量损耗和电磁干扰。此外,肖特基二极管的低正向压降也适用于低压大电流的应用场景,如锂电池保护电路。但肖特基二极管的反向耐压一般较低,通常在 100V 以下,在选型时需根据电路的实际需求,权衡其性能优势与耐压限制,充分发挥其在高频、低压电路中的作用。
利用二极管的单向导电特性可以在主回路中串联一个二极管实现低成本且可靠的防反接功能。当电源极性接反时二极管处于截止状态阻止电流通过从而保护电路中的其他元器件不受损坏。倍压电路是一种利用二极管的单向导电特性实现电源电压倍增的电路。通过多个二极管和电容器的组合可以将较低的输入电压转换为较高的输出电压满足电路对高电压的需求。倍压电路广泛应用于高压发生器、静电除尘等领域。电压钳位电路是一种利用二极管将电路中的电压限制在一定范围内的电路。当电路中的电压超过设定值时二极管会导通并将多余的电压钳制在二极管的正向导通电压或反向击穿电压上从而保护电路中的其他元器件不受过高电压的损害。电压钳位电路广泛应用于各种保护电路中确保电路的安全可靠运行。二极管结构简单,但其功能在电子领域中不可或缺。
普通二极管,如常见的硅二极管和锗二极管,具有较为典型的伏安特性。硅二极管的正向导通电压约为 0.7V,锗二极管则约为 0.3V。在电子电路中,普通二极管常被用于整流电路,将交流电转换为直流电。例如在简单的半波整流电路里,二极管在交流电正半周导通,负半周截止,从而输出单向脉动直流电。在一些信号检测电路中,普通二极管还可用于检波,从调制信号中提取出原信号,普遍应用于收音机、电视机等设备的信号处理环节,是电子领域较基础且应用非常普遍的器件之一。在电路中,二极管常被用作整流器,将交流电转换为直流电。STW90NF20 其他被动元件
稳压二极管能稳定电压,为电子设备提供稳定的电源支持。STB230NH03L MOS(场效应管)
磁敏二极管对磁场具有敏感特性,当有磁场作用于磁敏二极管时,其内部载流子的运动状态发生改变,从而导致二极管的电学性能发生变化。在磁场检测电路中,磁敏二极管可将磁场强度转换为电信号输出。例如在指南针等磁传感器中,磁敏二极管能够感知地球磁场的方向和强度变化,通过电路处理后,为用户提供准确的方向指示。在电机的转速测量、位置检测等应用中,磁敏二极管也发挥着重要作用。通过检测电机周围磁场的变化,可精确获取电机的运行状态信息,实现对电机的准确控制,在工业自动化、智能交通等领域有着广泛的应用前景。STB230NH03L MOS(场效应管)