二極管工作原理及應用你都知道嗎？
信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2021-10-30
二極管種類有很多，根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關二極管、旋轉二極管等。下面我們主要來看看發(fā)光二極管和穩(wěn)壓二極管的工作原理及應用。
二極管工作原理
晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
什么是發(fā)光二級管
發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵(Ga)與砷(As)、磷(P)、氮(N)、銦(In)的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，銦鎵氮二極管發(fā)藍光。
發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。
發(fā)光二極管工作原理
與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向?qū)щ娦浴．斀o加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
發(fā)光二極管的應用
1、交流電源指示燈
該電路只要連接220V/50Hz的交流供電線路，LED就會被點亮，指示電源接通。限流電阻R的阻值為220V/IF。
2、交流開關指示燈
用LED作白熾燈開關指示燈的電路，當開關斷開燈泡熄滅時，電流經(jīng)R、LED 和燈泡EL形成回路，LED亮，方便人們在黑暗中找到開關。此時曲于回路中的電流很小，燈泡是不會亮的。當接通開關時，燈泡被點亮，而LED則熄滅。
3、交流電源插座指示燈
用雙色(共陰極) LED作交流電源插座指示燈的電路。插座的供電由開關S控制。當紅光LED亮時，插座無電;當綠光LED亮時，插座有電。
4、保險管座指示燈
LED用作工廠設備配電箱保險管座指示燈的電路。當保險管完好時，LED不亮;當保險管熔斷時，LED會被點亮，以指示用戶是哪一個熔斷器已被燒斷，以便更換。這對于用肉眼無法觀察好壞的瓷芯式熔斷器來說是非常方便的。
5、直流電源指示燈
什么是穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶龊系亩O管。
穩(wěn)壓二極管工作原理
穩(wěn)壓二極管也稱齊納二極管或反向擊穿二極管，在電路中起穩(wěn)定電壓作用。它是利用二極管被反向擊穿后，在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化這一特點進行穩(wěn)壓的。
穩(wěn)壓二極管是一個特殊的面接觸型的半導體硅二極管，通常由硅半導體材料采用合金法或擴散法制成。其伏安特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡。
穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當電阻配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小，當反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當小，利于這一特性，穩(wěn)壓管訪問就在電路到起到穩(wěn)壓的作用了。
而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復正常，但如果反向電流超過允許范圍，穩(wěn)壓二極管則會被徹底擊穿而損壞，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。
穩(wěn)壓二極管的應用
1、浪涌保護電路
穩(wěn)壓管在準確的電壓下?lián)舸?，這就使得它可作為限制或保護之元件來使用，因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜。
2、電視機里的過壓保護電路
電壓過高時，穩(wěn)壓二極管能將其集電極電位由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?，通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài)。
3、電弧抑制電路
在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管，當線圈在導通狀態(tài)切斷時，由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
4、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
串聯(lián)穩(wěn)壓管，電路的基極被穩(wěn)壓二極管鉗定在一定值，那么其發(fā)射極就輸出恒定的電壓了.這個電路在很多場合下都有應用。
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