半導體二極管導通時相當于開關閉合(電路接通),截止時相當于開關打開(電路切斷),所以二極管可作開關用,常用型號為1N4148。由于半導體二極管具有單向導電的特性,在正偏壓下PN結導通,在導通狀態下的電阻很小,約為幾十至幾百歐;在反向偏壓下,則呈截止狀態,其電阻很大,一般硅二極管在10ΜΩ以上,鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性,二極管將在電路中起到控制電流接通或關斷的作用,成為一個理想的電子開關。
以上的描述,其實適用于任何一支普通的二極管,或者說是二極管本身的原理。但針對于開關二極管,最重要的特點是高頻條件下的表現。
高頻條件下,二極管的勢壘電容表現出來極低的阻抗,并且與二極管并聯。當這個勢壘電容本身容值達到一定程度時,就會嚴重影響二極管的開關性能。極端條件下會把二極管短路,高頻電流不再通過二極管,而是直接繞路勢壘電容通過,二極管就失效了。而開關二極管的勢壘電容一般極小,這就相當于堵住了勢壘電容這條路,達到了在高頻條件下還可以保持好的單向導電性的效果。
開關二極管的工作原理_開關二極管怎么開關法開關二極管電路分析
開關二極管同普通的二極管一樣,也是一個PN結的結構,不同之處是要求這種二極管的開關特性要好。
當給開關二極管加上正向電壓時,二極管處于導通狀態,相當于開關的通態;當給開關二極管加上反向電壓時,二極管處于截止狀態,相當于開關的斷態。二極管的導通和截止狀態完成開與關功能。
開關二極管就是利用這種特性,且通過制造工藝,開關特性更好,即開關速度更快,PN結的結電容更小,導通時的內阻更小,截止時的電阻很大。
開關二極管電路圖
開關二極管的工作原理_開關二極管怎么開關法電路中VD1是開關二極管,他的作用相當于一個開關,用來接通和斷開電容C2的。
關于二極管開關電路分析思路說明如下幾點:
(1)電路中,C2和VD1串聯,根據串聯電路特性可知,C2和VD1要么同時接入電路,要么同時斷開。如果只是需要C2并聯在C1上,可以直接將C2并聯在C1上,可是串入二極管VD1,說明VD1控制著C2的接入與斷開。
(2)根據二極管的導通與截止特性可知,當需要C2接入電路時讓VD1導通,當不需要C2接入電路時讓VD1截止,二極管的這種工作方式稱為開關方式,這樣的電路稱為二極管開關電路。
(3)二極管的導通與截止要有電壓控制,電路中VD1正極通過電阻R1、開關S1與直流電壓+V端相連,這一電壓就是二極管的控制電壓。
(4)電路中的開關S1用來控制工作電壓+V是否接入電路。根據S1開關電路更容易確認二極管VD1工作在開關狀態下,因為S1的開、關控制了二極管的導通與截止。
開關二極管工作特性
開關二極管從截止(高阻狀態)到導通(低阻狀態)的時間叫開通時間;從導通到截止的時間叫反向恢復時間;兩個時間之和稱為開關時間。一般反向恢復時間大于開通時間,故在開關二極管的使用參數上只給出反向恢復時間。開關二極管的開關速度是相當快的,像硅開關二極管的反向恢復時間只有幾納秒,即使是鍺開關二極管,也不過幾百納秒。
開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點,廣泛應用于電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。
開關二極管分類
開關二極管分為普通開關二極管、高速開關二極管、超高速開關二極管、低功耗開關二極管、高反壓開關二極管、硅電壓開關二極管等多種。
開關二極管的工作原理_開關二極管怎么開關法普通開關二極管
常用的國產普通開關二極管有2AK系列鍺開關二極管,表4-8為2AK系開關二極管的主要參數。
高速開關二極管
高速開關二極管較普通開關二極管的反向恢復時間更短,開、關頻率更快。
常用的國產高速開關二極管有2CK系列。
進口高速開關二極管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面安裝)。
超高速開關二極管
常用的超高速二極管有1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面封裝)。
低功耗開關二極管
低功耗開關二極管的功耗較低,但其零偏壓電容和反向恢復時間值均較高速開關二極管低。
常用的低功耗開關二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封)。
高反壓開關二極管
高反壓開關二極管的反向擊穿電壓均在220V以上,但其零偏壓電容和反向恢復時間值相對較大。
常用的高反壓開關二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封) 。
硅電壓開關二極管
硅電壓開關二極管是一種新型半導體器件,有單向電壓開關二極管和雙向電壓開關二極管之分,主要應用于觸發器、過壓保護電路、脈沖發生器及高壓輸出、延時、電子開關等電路。
單向電壓開關二極管也稱轉折二極管,郵PnPN四層結構的硅半導體材料組成,其正向為負阻開關特性(指當外加電壓升高到正向轉折電壓值時,開關二極管由截止狀態變為導通狀態,即由高阻轉為低阻),反向為穩定特性。雙向電壓二極管由NPnPN五層結構的硅半導體材料組成,其正向和反向均具有相同的負阻開關特性。
開關二極管怎么開關法
開關二極管的工作原理_開關二極管怎么開關法理想中的二極管是正向時完全導通(開),反向時完全截止(關),并且導通/截止之間的轉換干凈利落。但現實中的二極管卻不是這樣,比如一個主要問題是由正向轉為反向時,二極管不能隨即跟著由導通轉為截止,而是轉為反向后延遲了一小段時間后才轉為截止,在這段時間內,二極管先是“反向導通”的,是由“反向導通”慢慢轉為反向截止的。這在一些電路中是要出問題的。為了電路能正常就要求二極管沒有這種延時現象。通過工藝的改進和材料的改進,做出了幾近理想的二極管,這就是“開關”二極管。
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