整流二極管電路工作和其應(yīng)用

二極管是廣泛使用的半導(dǎo)體器件。整流二極管是雙引線半導(dǎo)體，允許電流僅在一個(gè)方向上通過。通常，PN結(jié)二極管通過將n型和p型半導(dǎo)體材料連接在一起而形成。P型側(cè)稱為陽極，n型側(cè)稱為陰極。許多類型的二極管用于廣泛的應(yīng)用。整流二極管是電源中的重要組成部分，用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。所以齊納二極管被用于電壓調(diào)節(jié)，防止電路內(nèi)的直流電源不希望的變化。

二極管的象征

整流二極管符號(hào)的符號(hào)如下所示，箭頭指向傳統(tǒng)電流的方向。

整流二極管符號(hào)

整流二極管電路工作

n型和p型材料都采用特殊制造技術(shù)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，從而形成pn結(jié)。該P(yáng)N結(jié)具有兩個(gè)可稱為電極的端子，由于這個(gè)原因，它被稱為“二極管”（Di-ode）。

如果外部直流電源電壓通過其端子施加到任何電子設(shè)備，則稱為偏置。

無偏整流二極管

1.當(dāng)沒有電壓提供給整流二極管時(shí)，它被稱為無偏二極管，N側(cè)將具有大部分電子，并且極少數(shù)空穴（由于熱激發(fā)），而P側(cè)將具有多數(shù)電荷載流子孔和極少數(shù)電子。

2.在這個(gè)過程中，來自N側(cè)的自由電子將擴(kuò)散（擴(kuò)散）到P側(cè)，并且重新組合發(fā)生在那里存在的空穴中，在N-側(cè)留下+ ve固定（不可移動(dòng)）離子并且在P中產(chǎn)生-ve固定離子。二極管的一面。

3.在接合邊緣附近的n型側(cè)不動(dòng)。類似地，在接合邊緣附近的p型側(cè)的固定離子。因此，正離子和負(fù)離子的數(shù)量將在結(jié)處累積。如此形成的該區(qū)域稱為耗盡區(qū)。

4.在該區(qū)域，在二極管的PN結(jié)上產(chǎn)生稱為勢壘勢的靜電場。

5.它反對空穴和電子在結(jié)點(diǎn)上的進(jìn)一步遷移。

無偏二極管（無電壓應(yīng)用）

正向偏置二極管

1.正向偏置：在PN結(jié)二極管中，電壓源的正端子連接到p型側(cè)，負(fù)端子連接到n型側(cè)，二極管稱為處于轉(zhuǎn)發(fā)偏置狀態(tài)。

2.電子被直流電壓源的負(fù)端排斥并向正端子漂移。

3.因此，在施加電壓的影響下，該電子漂移導(dǎo)致電流在半導(dǎo)體中流動(dòng)。該電流被稱為“漂移電流”。由于多數(shù)載流子是電子，n型電流是電子電流。

4.由于空穴是p型的多數(shù)載流子，它們被直流電源的正極端子排斥，并通過結(jié)點(diǎn)向負(fù)極端子移動(dòng)。因此，p型電流是空穴電流。

5.因此，多數(shù)載流子產(chǎn)生的總電流會(huì)產(chǎn)生正向電流。

6.常規(guī)電流在常規(guī)電流方向上從正電流流向負(fù)電流的方向與電子流動(dòng)方向相反。

正向偏置整流二極管

反向偏置二極管

1.反向偏置條件：如果二極管是源極電壓的正極端子連接到n型端，而源極的負(fù)極端子連接到二極管的p型端，則沒有電流通過二極管除反向飽和電流外。

2.這是因?yàn)樵诜聪蚱脳l件下，結(jié)的耗盡層隨著反向偏置電壓的增加而變寬。

3.盡管由于少數(shù)載流子，在二極管中存在從n型流到p型端的小電流。該電流稱為反向飽和電流。

4.少數(shù)載流子主要分別是p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體中的熱生成電子/空穴。

5.現(xiàn)在，如果二極管上的反向施加電壓持續(xù)增加，那么在一定電壓之后，耗盡層將破壞，這將導(dǎo)致巨大的反向電流流過二極管。

6.如果該電流沒有受到外部限制并且超過安全值，則二極管可能會(huì)被永久損壞。

7.這些快速移動(dòng)的電子與器件中的其他原子碰撞，從而從它們中剔除更多的電子。被釋放的電子通過破壞共價(jià)鍵進(jìn)一步從原子釋放出更多的電子。

8.該過程稱為載流子倍增，并且導(dǎo)致通過pn結(jié)的電流的顯著增加。相關(guān)現(xiàn)象稱為Avalanche Breakdown。

反向偏置二極管

整流二極管的一些應(yīng)用

二極管有許多應(yīng)用。以下是二極管的一些典型應(yīng)用包括：

1.整流電壓，例如將AC轉(zhuǎn)換為DC電壓

2.隔離電源信號(hào)

3.電壓參考

4.控制信號(hào)的大小

5.混合信號(hào)

6.檢測信號(hào)

7.照明系統(tǒng)

8.激光二極管

半波整流器

二極管最常見的用途之一是將交流電壓整流為直流電源。因?yàn)槎O管只能單向傳導(dǎo)電流，當(dāng)輸入信號(hào)變?yōu)樨?fù)時(shí)，就沒有電流。這被稱為半波整流器。

下圖顯示了半波整流二極管電路。

半波整流器

全波整流器

1.甲全波整流二極管電路建立與四個(gè)二極管，通過這樣的結(jié)構(gòu)，我們可以使波的兩半陽性。對于輸入的正負(fù)循環(huán)，存在通過二極管橋的前向路徑。

2.當(dāng)兩個(gè)二極管正向偏置時(shí)，另外兩個(gè)反向偏置并有效地從電路中消除。兩個(gè)傳導(dǎo)路徑都使電流以相同的方向流過負(fù)載電阻，從而實(shí)現(xiàn)全波整流。

3.全波整流器用于電源，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。與輸出負(fù)載電阻并聯(lián)的大電容可以減少整流過程中的紋波。下圖顯示了全波整流二極管電路。

全波整流器

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