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  • 開關(guān)二極管的工作原理介紹
    • 發(fā)布時間:2020-10-29 18:28:28
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    開關(guān)二極管的工作原理介紹
    半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時相當(dāng)于開關(guān)閉合(電路接通),截止時相當(dāng)于開關(guān)打開(電路切斷),所以二極管可作開關(guān)用,常用型號為1N4148。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?,在正偏壓下PN結(jié)導(dǎo)通,在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小,約為幾十至幾百歐;在反向偏壓下,則呈截止?fàn)顟B(tài),其電阻很大,一般硅二極管在10ΜΩ以上,鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性,二極管將在電路中起到控制電流接通或關(guān)斷的作用,成為一個理想的電子開關(guān)。
    以上的描述,其實適用于任何一支普通的二極管,或者說是二極管本身的原理。但針對于開關(guān)二極管,最重要的特點是高頻條件下的表現(xiàn)。
    高頻條件下,二極管的勢壘電容表現(xiàn)出來極低的阻抗,并且與二極管并聯(lián)。當(dāng)這個勢壘電容本身容值達到一定程度時,就會嚴重影響二極管的開關(guān)性能。極端條件下會把二極管短路,高頻電流不再通過二極管,而是直接繞路勢壘電容通過,二極管就失效了。而開關(guān)二極管的勢壘電容一般極小,這就相當(dāng)于堵住了勢壘電容這條路,達到了在高頻條件下還可以保持好的單向?qū)щ娦缘男Ч?/div>
    開關(guān)二極管的工作原理_開關(guān)二極管怎么開關(guān)法開關(guān)二極管電路分析
    開關(guān)二極管同普通的二極管一樣,也是一個PN結(jié)的結(jié)構(gòu),不同之處是要求這種二極管的開關(guān)特性要好。
    當(dāng)給開關(guān)二極管加上正向電壓時,二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于開關(guān)的通態(tài);當(dāng)給開關(guān)二極管加上反向電壓時,二極管處于截止?fàn)顟B(tài),相當(dāng)于開關(guān)的斷態(tài)。二極管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)完成開與關(guān)功能。
    開關(guān)二極管就是利用這種特性,且通過制造工藝,開關(guān)特性更好,即開關(guān)速度更快,PN結(jié)的結(jié)電容更小,導(dǎo)通時的內(nèi)阻更小,截止時的電阻很大。
    開關(guān)二極管電路圖
    開關(guān)二極管的工作原理_開關(guān)二極管怎么開關(guān)法電路中VD1是開關(guān)二極管,他的作用相當(dāng)于一個開關(guān),用來接通和斷開電容C2的。
    關(guān)于二極管開關(guān)電路分析思路說明如下幾點:
    (1)電路中,C2和VD1串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路特性可知,C2和VD1要么同時接入電路,要么同時斷開。如果只是需要C2并聯(lián)在C1上,可以直接將C2并聯(lián)在C1上,可是串入二極管VD1,說明VD1控制著C2的接入與斷開。
    (2)根據(jù)二極管的導(dǎo)通與截止特性可知,當(dāng)需要C2接入電路時讓VD1導(dǎo)通,當(dāng)不需要C2接入電路時讓VD1截止,二極管的這種工作方式稱為開關(guān)方式,這樣的電路稱為二極管開關(guān)電路。
    (3)二極管的導(dǎo)通與截止要有電壓控制,電路中VD1正極通過電阻R1、開關(guān)S1與直流電壓+V端相連,這一電壓就是二極管的控制電壓。
    (4)電路中的開關(guān)S1用來控制工作電壓+V是否接入電路。根據(jù)S1開關(guān)電路更容易確認二極管VD1工作在開關(guān)狀態(tài)下,因為S1的開、關(guān)控制了二極管的導(dǎo)通與截止。
    開關(guān)二極管工作特性
    開關(guān)二極管從截止(高阻狀態(tài))到導(dǎo)通(低阻狀態(tài))的時間叫開通時間;從導(dǎo)通到截止的時間叫反向恢復(fù)時間;兩個時間之和稱為開關(guān)時間。一般反向恢復(fù)時間大于開通時間,故在開關(guān)二極管的使用參數(shù)上只給出反向恢復(fù)時間。開關(guān)二極管的開關(guān)速度是相當(dāng)快的,像硅開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間只有幾納秒,即使是鍺開關(guān)二極管,也不過幾百納秒。
    開關(guān)二極管具有開關(guān)速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點,廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的開關(guān)電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。
    開關(guān)二極管分類
    開關(guān)二極管分為普通開關(guān)二極管、高速開關(guān)二極管、超高速開關(guān)二極管、低功耗開關(guān)二極管、高反壓開關(guān)二極管、硅電壓開關(guān)二極管等多種。
    開關(guān)二極管的工作原理_開關(guān)二極管怎么開關(guān)法普通開關(guān)二極管
    常用的國產(chǎn)普通開關(guān)二極管有2AK系列鍺開關(guān)二極管,表4-8為2AK系開關(guān)二極管的主要參數(shù)。
    高速開關(guān)二極管
    高速開關(guān)二極管較普通開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間更短,開、關(guān)頻率更快。
    常用的國產(chǎn)高速開關(guān)二極管有2CK系列。
    進口高速開關(guān)二極管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面安裝)。
    超高速開關(guān)二極管
    常用的超高速二極管有1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面封裝)。
    低功耗開關(guān)二極管
    低功耗開關(guān)二極管的功耗較低,但其零偏壓電容和反向恢復(fù)時間值均較高速開關(guān)二極管低。
    常用的低功耗開關(guān)二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封)。
    高反壓開關(guān)二極管
    高反壓開關(guān)二極管的反向擊穿電壓均在220V以上,但其零偏壓電容和反向恢復(fù)時間值相對較大。
    常用的高反壓開關(guān)二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封) 。
    硅電壓開關(guān)二極管
    硅電壓開關(guān)二極管是一種新型半導(dǎo)體器件,有單向電壓開關(guān)二極管和雙向電壓開關(guān)二極管之分,主要應(yīng)用于觸發(fā)器、過壓保護電路、脈沖發(fā)生器及高壓輸出、延時、電子開關(guān)等電路。
    單向電壓開關(guān)二極管也稱轉(zhuǎn)折二極管,郵PnPN四層結(jié)構(gòu)的硅半導(dǎo)體材料組成,其正向為負阻開關(guān)特性(指當(dāng)外加電壓升高到正向轉(zhuǎn)折電壓值時,開關(guān)二極管由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài),即由高阻轉(zhuǎn)為低阻),反向為穩(wěn)定特性。雙向電壓二極管由NPnPN五層結(jié)構(gòu)的硅半導(dǎo)體材料組成,其正向和反向均具有相同的負阻開關(guān)特性。
    開關(guān)二極管怎么開關(guān)法
    開關(guān)二極管的工作原理_開關(guān)二極管怎么開關(guān)法理想中的二極管是正向時完全導(dǎo)通(開),反向時完全截止(關(guān)),并且導(dǎo)通/截止之間的轉(zhuǎn)換干凈利落。但現(xiàn)實中的二極管卻不是這樣,比如一個主要問題是由正向轉(zhuǎn)為反向時,二極管不能隨即跟著由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止,而是轉(zhuǎn)為反向后延遲了一小段時間后才轉(zhuǎn)為截止,在這段時間內(nèi),二極管先是“反向?qū)?rdquo;的,是由“反向?qū)?rdquo;慢慢轉(zhuǎn)為反向截止的。這在一些電路中是要出問題的。為了電路能正常就要求二極管沒有這種延時現(xiàn)象。通過工藝的改進和材料的改進,做出了幾近理想的二極管,這就是“開關(guān)”二極管。
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