二極管是一種電子器件,具有兩個電極,通常由半導(dǎo)體材料制成。二極管的一個重要特性是單向?qū)щ娦裕措娏髦荒軓囊粋€電極流向另一個電極,而不能反向流動。
二極管在電路中主要有以下幾種作用:
整流:利用二極管的單向?qū)щ娦?,可以把交流電變成直流電?
開關(guān):在電壓作用下增大或減小電阻,用作接通或斷開的開關(guān),組成各種邏輯電路。
限幅:利用二極管正向?qū)ê髩航挡蛔兊奶匦?,在電路中把信號幅度限制在一定范圍?nèi)。
檢波:在收音機中起檢波作用。
變?nèi)荩菏褂糜陔娨暀C的高頻頭中。
觸發(fā):觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬三層結(jié)構(gòu),具有對稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅,在電路中作過壓保護等用途。
續(xù)流:在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起續(xù)流作用。
穩(wěn)壓:穩(wěn)壓二極管實質(zhì)上是一個面結(jié)型硅二極管,穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。
二極管參數(shù)說明如下:
1. 正向壓降VF:正向壓降是指在二極管正向?qū)〞r的電壓降,是二極管在規(guī)定正向電流下的正向電壓。
2. 反向電流IR:反向電流是指二極管未被反向擊穿時的反向電流。理論上IR=IR(sat),但考慮表面漏電等因素,實際上IR稍大一些。IR愈小,表明二極管的單向?qū)щ娦阅苡?。另外,IR與溫度密切相關(guān),使用時應(yīng)注意。
3. 反向恢復(fù)時間trr:反向恢復(fù)時間是指從正向電壓變?yōu)榉聪螂妷簳r,二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上,一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量,就是反向恢復(fù)時間。
4. 總電容Cj:二極管中的擴散電容C D和勢壘電容C B的和。在高頻或開關(guān)狀態(tài)運用時,不可忽略極間電容的影響。
5. 反向擊穿電壓VRM:二極管反向擊穿時的電壓。為了安全考慮,手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半。
6. 最大整流電流IF:二極管長期工作時,允許通過的最大正向平均電流。它與PN結(jié)的面積、材料及散熱條件有關(guān)。實際應(yīng)用時,工作電流應(yīng)小于IF,否則可能導(dǎo)致結(jié)溫過高而燒毀PN結(jié)。
7. 最大浪涌電流IFSM:運行流過的過量的正向電流。
8. 最大反向峰值電壓VRM:即使沒有反向電流,只要不斷地提高反向電壓,遲早會使二極管損壞。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的VRM值可達(dá)幾千伏。
9. 最大反向電壓VR:上述最大反向峰值電壓是反復(fù)加上的峰值電壓,VR是連續(xù)加直流電壓的值。
10. 最高工作頻率fM:由于PN結(jié)的結(jié)電容存在,當(dāng)工作頻率超過某一值時,它的單向?qū)щ娦詫⒆儾睢|c接觸式二極管的fM值較高,在100MHz以上;整流二極管的fM較低,一般不高于幾千Hz。
11. 最大功率P:二極管中有電流流過,就會吸熱,而使自身溫度升高。最大功率P為功率的最大值。
當(dāng)二極管的正負(fù)極接反時,會出現(xiàn)以下情況:
電流反向流通:由于二極管的單向?qū)щ娦?,如果正極接負(fù)極,電流將反向流通,導(dǎo)致二極管無法正常工作。
電路短路:如果二極管在電路中接反,電流將直接從負(fù)極流向正極,導(dǎo)致電路短路。短路會導(dǎo)致電源過載,產(chǎn)生大量的熱量和電流噪聲,可能引起火災(zāi)或設(shè)備損壞。
性能下降或失效:即使二極管沒有直接短路,如果長期工作在接反的狀態(tài)下,其性能可能會下降或完全失效。這通常是由于熱損壞或電流噪聲引起的。
因此,在實際應(yīng)用中,應(yīng)該特別注意確保二極管的正負(fù)極連接正確,以避免出現(xiàn)上述問題。如果在實際應(yīng)用中不慎將二極管接反,應(yīng)立即采取措施糾正錯誤連接,如更換二極管或重新連接電路。同時,為了確保電路的安全和穩(wěn)定,建議在電路設(shè)計階段就充分考慮二極管的極性接法,并在電路圖和實際裝配時進行仔細(xì)檢查和核對。