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上篇我们提到用Multisim可以进行电路仿真并对部分电路进行了分析避开了还没有了解的几个电子元器件。今天我们开始学习两种常见的半导体器件------首先来看二极管。 添加图片注释不超过 140 字可选 二极管
关于二极管作者没有从原子结构、P-N结等枯燥的预备知识来介绍而是从器件应用来介绍。二极管有两个引脚一个是正极另一个是负极电流只能从正极流向负极单向流经。 添加图片注释不超过 140 字可选
二极管根据用途和特点可以有20多种分类这里列出了比较常用的类型如下图所示 常用二极管
整流二极管常用在整流、检波电路发光二极管是常用的光源器件用在指示灯、照明灯中稳压二极管常用于稳压电路中光电二极管可接受可见光或不可见光来控制通断隧道二极管常用于高频电路肖特基二极管应用在钳位、放电保护等电路中。
上图中还可以看出发光二极管和光电二极管的长脚为正短脚为负外壳有色环或“围裙”的一端为二极管的负极另一端为正极。 二极管的单向导电性
二极管的单向导电性我们直接通过Multisim进行仿真。 二极管的单向导电特性研究
图中二极管、电阻、电源、电流表串联组成回路a图中二极管正向偏置即电流从二极管正极流经负极电流表中显示电流为0.011Ab图中二极管反向偏置电流无法从负极流经正极电流表读数只有0.27nA可认为是无电流通过。这就很好地说明了二极管具有单向导电的特性了。
在使用时我们要记住二极管这个重要的特性。可以通过二极管的符号来理解 二极管的正向偏置和反向偏置
可以看到二极管的符号由一个从A指向K的箭头和一个“挡板”组成箭头的方向就指示了当有正向偏置时电流从A流经K。但当电流想从K流经A就会被“挡板”“无情”地阻挡。
当然要二极管正向导通也不是那么“随意”需要正极电压高于负极电压要高多少需要高一个正向压降VF, forward voltage这样电流才能“闯过”二极管二极管才能导通。
那么这个VF和什么有关呢答案是跟二极管的材料有关一般硅管的VF为0.7V锗管的VF为0.15V。
实际使用中我们如何快速判断一个二极管是硅管还是锗管呢可以采用万用表如下图所示连接要注意使用万用表的电阻档位万用表正极接二极管负极万用表负极接二极管正极此时阻值在4~8kΩ的为硅管阻值在1kΩ的为锗管。 锗管和硅管的判别 二极管的伏安特性
我们除了知道二极管的导通电压还需要知道导通时的正向电流IF。正向电流可以从二极管伏安特性曲线中看到例如1N4148的技术文档中就有描述该二极管伏安特性的曲线图如下图所示 二极管1N4148伏安特性曲线
上图中可以看到当横坐标正向电压VF增大到0.7V之前1N4148都没有导通纵坐标正向电流IF近似为0mA一旦VF超过0.7V正向电流也随之快速增强。这就说明在二极管1N4148上施加的正向电压超过0.7V时正向电流IF开始形成1N4148导通。下面使用Multisim对1N4148进行电路仿真看看是否可以和它的伏安特性对应起来如下图所示 二极管的伏安特性曲线
研究上图中电源、二极管1N4148、电阻、发光二极管电流表串联电压表测1N4148两端电压仿真结果显示电路中有电流通过发光二极管被点亮电流表显示电路中的电流为0.02A1N4148两端的电压为0.714V正好对应1N4148伏安特性曲线上箭头所指位置。
我们研究了二极管1N4148的伏安特性并且它是一个硅管就可以类比到所有的硅管二极管都有类似的伏安特性。那么锗管是不是也有一个具有代表性的特性曲线呢答案是肯定的如下图所示 二极管伏安特性曲线
上图中可以看到二极管正向偏置时锗管需要VF高于0.2V硅管需要VF高于0.6V正向电流才会急剧改变二极管反向偏置时反向电压增大反向电流也不会很大直到反向电压把二极管击穿反向电流才会增大对二极管造成毁灭性打击。这个反向击穿电压一般硅管为1000V锗管为100V以器件的技术文档为准。 技术文档
在我们对二极管进行选型时就要根据需求选择合适的参数综合考虑从而来确定二极管型号。那么拿到一个二极管的技术文档时我们应该如何去看呢下面我们来分析看看。 二极管1N4001~1N4007技术文档第一页
上图为1N4001~1N4007技术文档第一页里面就有选型需要的重要参数。
1.二极管型号1N4001~1N4007这说明这7类管子特性相似只是某些参数不同所以共用一份技术文档。
2.最大反向电压VRRM若使用过程中施加在二极管上的反向电压超过该值二极管就会击穿。实际选型时反向电压不应该超过该值。
3.平均正向电流IF(AV)该参数描述了二极管所能承受的正向电流的平均值选型时电路电流也不能超过该值。
4.正向电压VFForward Voltage1.0A细心的同学可能注意到这个参数里有个1.0A其实意思就是当二极管中通过的正向电流为1.0A时二极管正向电压VF的大小。
实际在选型过程中我们需要考虑二极管的上述参数满足电路设计要求才能保证电路的正常功能和稳定性。下篇我们来讲讲三极管的实用知识下篇见。 另外整理了一些电子工程类的资料分享给大家目前有模拟电路、单片机、C语言、PCB设计、电源相关、FPGA、EMC、物联网、Linux相关学习资料还有针对大学生的资料包后续还会有更多资料分享给大家助力大家学习成就梦想~ 关注同名公众号领取资料~
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