柯梅
摘要:二極管在物理學(xué)中有著至關(guān)重要的作用,二極管作為一種理想元件,單向?qū)щ娦允撬钪匾奶攸c,當(dāng)二極管處在正向偏置狀態(tài)之時,它的電阻比較小,幾乎可以將它是作為導(dǎo)線,電路在二極管的作用下處于接通狀態(tài)。當(dāng)二極管處于反向偏置的狀態(tài)之時,它的電阻數(shù)值無窮大,電路就幾乎處于截止?fàn)顟B(tài)。二級管與交變電流和變壓器相互結(jié)合使用,這三者相互結(jié)合時就能發(fā)揮更大的作用。本文通過介紹二極管與交變電路之間相互作用的知識,對二極管和變壓器與交變電流這三者進(jìn)行分析與處理,使我們解決相關(guān)的應(yīng)用問題。
關(guān)鍵詞:二極管 交變電路 變壓器
前言
通常,我們把二極管視作為理想二極管,它在接入電路被正向連接時,該電路就會被導(dǎo)通,進(jìn)行反向連接時,電路就處于截止?fàn)顟B(tài),在二極管接入交變電路時,電路會自動的忽略掉電流二極管負(fù)極流進(jìn)的電流。這一特性使交變電路中的理想二極管的功率問題更加復(fù)雜繁瑣,因此我們對二極管在交變電路中的有關(guān)應(yīng)用進(jìn)行深入的探索和研究。
一、二極管的有關(guān)原理
半導(dǎo)體二極管主要是三個主要的部分結(jié)合構(gòu)成的:接觸電極、引線、管殼。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特點,主要分為兩類:面結(jié)合型、點接觸型。對于點接觸性來說,它適用于要求工作電流小、對頻率要求較高的地方,對于面結(jié)合型來說,它適用于工作時電流較大、工作頻率要求較低的工作場所。
二、二極管的種類
根據(jù)二極管在用途方面上的差異,特殊二極管、普通二極管是半導(dǎo)體二極管兩種最為主要的形式。對于普通二極管來說,它的主要用途有發(fā)揮隔離作用、整流作用,除此之外,還能用于溫度補償?shù)?。特殊二極管的種類較多,比較常見的類型有發(fā)光二極管、齊納二極管、變?nèi)荻O管等幾種類型。
三、二極管的特性分析
3.1二極管在交變電路中正向特性分析
當(dāng)二極管的兩端正向接入電路時,電流正向流出,形成正向電流,當(dāng)兩端添加的正向電壓數(shù)值還比較小時,所產(chǎn)生的正向電流也會比較小,隨著電壓的不斷增大,當(dāng)增大到門檻電壓的數(shù)值時,電流才會有明顯的增加,在正向接通時,二極管的電阻一般較小,使整個電路處于接通狀態(tài)。
3.2二極管在交變電路中反向特性分析
當(dāng)二極管的兩端接入反向電壓時,在電路剛接通之時,二極管有著非常大的電阻,電路中的電流極其小,并且其電流不受電壓變化的影響,當(dāng)電流比較穩(wěn)定,不受反向電壓影響之時,這時的電流達(dá)到了反向飽和電流。當(dāng)添加的反向電壓穩(wěn)定而持續(xù)的增大到一定的數(shù)值之時,電路中的反向電流也會隨著電壓驟然變大,反向擊穿的情況就形成了,出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象時電壓的數(shù)值就是反向擊穿電壓。
3.3溫度對于二極管在交變電路中的影響
PN結(jié)是二極管中是十分重要的一個元素,溫度的變化對于二極管有比較明顯的影響,當(dāng)溫度升高時,我們觀察到二極管將向左移動它的正向特性曲線,正向的壓降大大的減小了,它的反向特性曲線將靠下移動,反向的電流將持續(xù)的增大。
四、二極管在交變電路的有關(guān)應(yīng)用
普通的二極管有著檢波、隔離等作用,除此之外,它還常被用于三極管的溫度補償。我們將主要介紹二極管的隔離作用、整流作用和三極管的溫度補償作用。
4.1二極管在交變電路中的隔離作用
在電源儲能電路中,當(dāng)突然切斷電路中的電源,電路中的電容將會代替電源為電路中的其他負(fù)載提供電能,當(dāng)電路中的二極管進(jìn)行正向連接時,根據(jù)它的單向?qū)щ娦裕鼛缀蹩杀灰曌鳛閷?dǎo)線,利用它的單向?qū)щ娦宰钄嗥浞聪螂妷哼M(jìn)而完成電路的功能。對于二極管的一些參數(shù),我們在調(diào)節(jié)時,要盡量去把它的正向壓降縮小,所流入的正向最大電流讓其增大,最好能大于負(fù)載的最大電流,盡量減小它的反向漏電流。
4.2二極管的溫度補償作用
二極管在交變電路中有著十分重要的溫度補償?shù)奶攸c,起到將放大電路的靜態(tài)工作點進(jìn)行穩(wěn)定的作用。其工作的原理主要是:在溫度持續(xù)升高時,三極管VT1的Vbe將會變小,從而造成Ib變大,但是二極管V1的正向壓降卻隨著溫度的增加而減小,進(jìn)而導(dǎo)致Ub減小,接著Ib變小。假設(shè)二極管V1的溫度特性與三極管VT1溫度特性幾乎一樣,那么Ib則基本上不會隨溫度發(fā)生變化。
對于二極管有關(guān)參數(shù)的控制,盡量與三極管溫度特性相適應(yīng)。
4.3穩(wěn)壓二極管的有關(guān)介紹
穩(wěn)壓二極管的反向擊穿所繪制的圖像較為陡峭,與普通的二極管相比較,反向擊穿曲線大為不同。當(dāng)添加的反向電壓處于較低狀態(tài)之時,它的反向電阻將會大大增加。當(dāng)反向電壓持續(xù)增加,并且當(dāng)數(shù)值大于擊穿值時,它的反向電阻就會變得特別小,電路中的電流就快速的增加,但是對于反向電壓的變化,其改變量卻不大。穩(wěn)壓二極管在反向擊穿時是可逆的,它的這一個特性可以幫助電路實現(xiàn)穩(wěn)壓的作用,電路中與穩(wěn)壓二極管共同存在的電阻起到了限制電流的作用。
4.4 TVS瞬時抑制二極管
在信號的輸入與輸出的端口,我們一般會并聯(lián)一個TVS瞬態(tài)抑制二極管,可以有效避免電壓迅速增加給電路帶來的破壞。當(dāng)高電壓被加在TVS管兩端之時,在那一瞬間,它能夠保證其阻抗不會突然減小,與此同時,它還能夠吸收大電流,保護(hù)后續(xù)的電路不會收到瞬時高電壓的沖擊。在TVS瞬態(tài)抑制二極管的選用上,我們在開始之初要明確被保護(hù)電路所能允許的極限電壓,進(jìn)行的額定反向關(guān)斷電壓不能過于低,至少應(yīng)該高于被保護(hù)電路被允許的最大電壓。
結(jié)束語
二極管在交變電路中應(yīng)用廣泛,它通常會和變壓器一起使用,在二極管與變壓器一起使用時,它們的有效值計算通常是研究人員需要重點關(guān)注的內(nèi)容。通過分析二極管的原理,介紹二極管的種類,我們可以看到不同的二極管有著十分不一樣的特性,在進(jìn)行正向連接和反向連接時,他們的特性就存在不一樣的地方。其中溫度對于二極管的影響也十分的巨大,因此我們在應(yīng)用時要充分發(fā)揮二極管的隔離作用和穩(wěn)壓作用,盡量將二極管在交變電路中的各個作用發(fā)揮到極致。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭小小;黃長福; 陳藝斌.含有理想二極管電路的交變電流有效值及功率分析[J].高中數(shù)理化,2020-10-15
[2]張延忠.二極管變壓變流原理及應(yīng)用策略探究[J].高中數(shù)理化,2020-09-15
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