整流电路是二极管最常见的应用领域之一。在交流 - 直流转换过程中,二极管发挥着关键作用。在简单的半波整流电路中,当交流电源处于正半周时,二极管正向导通,电流通过负载电阻,在负载两端产生一个正向的电压;当交流电源处于负半周时,二极管反向截止,负载中没有电流通过。这样,在负载电阻两端就得到了一个单向脉动的直流电压。全波整流电路则利用了两个二极管,将交流电源的正负半周分别进行整流,得到的直流电压脉动更小。而桥式整流电路使用四个二极管,它可以在不改变输入交流电源的情况下,更高效地将交流转换为直流。通过这些整流电路,能够将不稳定的交流电源转换为相对稳定的直流电源,为电子设备提供稳定的电力供应。二极管的正向导通电压具有温度依赖性。BLT50场效应管
在信号处理领域,二极管也有着重要的应用。在限幅电路中,二极管可以限制信号的幅度。当输入信号的幅度超过一定值时,二极管开始导通,将信号的幅度限制在一个特定的范围内,从而保护后续电路免受过大信号的损害。在检波电路中,二极管用于从已调幅的高频信号中提取出原始的低频信号。在高频信号通过二极管时,由于二极管的单向导电性,只有信号的正半周或负半周能够通过,经过后续的滤波等处理,就可以得到原始的低频信号。此外,二极管还可以用于信号的逻辑运算,如在数字电路中,二极管可以与其他逻辑元件组合,实现与、或、非等逻辑功能。逻辑集成电路74HC2G04GW-Q100H TSSOP-6缓冲器和线路驱动器二极管在整流桥中组成桥式整流电路。
PIN 二极管由 P 型半导体、本征半导体(I 层)和 N 型半导体组成,其 I 层较厚。这种特殊结构使 PIN 二极管在正向偏置时,呈现低电阻状态,类似于导通的开关;在反向偏置时,呈现高电阻状态,类似于断开的开关。在射频(RF)电路中,PIN 二极管常被用作射频开关。例如在手机的天线切换电路中,通过控制 PIN 二极管的导通和截止,实现不同频段天线的切换,使手机能够在不同通信环境下稳定接收和发送信号。在射频功率放大器的电路中,PIN 二极管也可用于功率控制和信号切换,确保射频电路在不同工作状态下的高效运行,是实现射频信号灵活处理和控制的关键器件。
发光二极管(LED)的工作原理基于半导体的电致发光现象。当 LED 的 PN 结正向导通时,注入的少数载流子与多数载流子复合,多余的能量以光的形式释放出来。不同材料的 LED 可发出不同颜色的光,如常见的氮化镓基 LED 可发蓝光,通过与荧光粉组合还能实现白光照明。在照明领域,LED 凭借其节能、长寿命、响应速度快等优势,已普遍取代传统的白炽灯和荧光灯,用于室内外照明、汽车大灯等场景。在显示领域,LED 显示屏以其高亮度、高对比度、广视角等特性,在广告牌、电子看板、电视屏幕等方面得到大量应用,成为信息展示的重要载体。发光二极管(LED)通电后能发光,按波长不同呈现红、绿、蓝等多种颜色。
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。续流二极管可吸收感性负载的反向电动势,保护继电器、电机等元件。PHB29N08T,118 SOT404
快恢复二极管具有极短的反向恢复时间,在开关电源中快速切换电流方向,提升电源转换效率。BLT50场效应管
除了锗和硅,还有一些特殊材料制成的二极管。例如,砷化镓二极管,它具有高频、高速的特性。在微波通信、雷达等高频领域有着广泛的应用。由于砷化镓材料本身的电子迁移速度快,砷化镓二极管能够在高频信号下快速响应,实现信号的快速整流、调制等功能,满足高速通信和高精度探测等领域的需求。这些不同材料的二极管为电子工程师们提供了丰富的选择,以适应不同的电路设计要求。光电二极管,它是一种将光信号转换为电信号的二极管。在光通信、光电传感器等领域有着重要应用。例如,在光纤通信中,光电二极管可以接收光信号,并将其转换为电信号进行后续的处理。在光电传感器中,它可以检测环境中的光照强度变化,如在自动窗帘控制系统中,光电二极管可以感知光线的强弱,从而控制窗帘的开合。BLT50场效应管