二極體也稱晶體二極體。它在電路中主要的作用有:整流、檢波、限幅、調製、開關、穩壓、發光、混頻、阻尼和瞬變電壓抑制等。
二極體識別
常見的二極體的名稱、功能、特性、電路符號、實物外形如表2-7所示。
表2-7 常見二極體的名稱、功能、特性、電路符號、實物外形
續表
二極體典型應用電路
二極體典型應用電路主要有整流電路、基準電壓電路、觸發電路、過電壓保護電路、瞬間電壓抑制電路等。
(1)整流電路
整流是二極體的最主要功能。整流電路主要有半波整流、全波整流、橋式整流和倍壓整流電路等多種。其中,最常見的是半波整流、橋式整流兩種電路。
① 半波整流。典型的半波整流電路及波形如圖2-13 所示。該電路的核心元件是二極體VD。
市電電壓為正半周(上正、下負)時,二極體VD導通,於是市電電壓通過VD和負載RL構成的半波整流迴路整流後,為負載供電;當市電電壓為負半周(上負、下正)時,VD反偏截止,負載無供電電壓。這樣,市電電壓經VD的整流後產生直流脈動電壓。
② 全波整流。典型的全波整流電路及波形如圖2-14所示。它與半波整流電路不同的是不僅採用了兩隻二極體作為整流管,而且還設置了變壓器T。
當市電電壓為正半周(上正、下負)時,變壓器T的二次繞組P2、P3輸出的交流電壓為上正、下負。此時,P2繞組輸出的交流電壓通過VD1、RL構成的迴路進行整流,為負載RL供電;P3繞組輸出的交流電壓使VD2反偏截止。因此,市電電壓正半周期間,RL由VD1整流後的電壓供電。
當市電電壓為負半周(上負、下正)時,T的P2、P3繞組輸出的交流電壓為下負、上正。此時,P2繞組輸出的交流電壓使VD1反偏截止;P3繞組輸出的交流電壓通過VD2、RL構成的迴路整流,為負載RL供電。因此,市電電壓負半周期間,RL由VD2整流後的電壓供電。
通過以上分析可知,全波整流電路的效率要高於半波整流電路,並且輸出電壓的頻率升高為100Hz。
③ 橋式整流。典型的橋式整流電路如圖2-15所示。該電路的核心元件是4隻二極體VD1~VD4。
參見圖2-16,當市電電壓為正半周(左負、右正)時,二極體VD1、VD3導通,於是市電電壓通過VD1、VD3和R構成的整流迴路整流後,為R供電;當市電電壓為負半周(左正、右負)時,二極體 VD2、VD4導通,於是市電電壓通過 VD2、VD4和 R構成的整流迴路整流後,為R供電。由此可見,橋式整流電路的效率要高於全波整流電路,並且它不需要變壓器就可以構成整流迴路。因此,橋式整流電路可對市電電壓直接進行整流。同樣,它輸出電壓的頻率也為 100Hz,並且市電整流後的波形與全波整流的波形相同。
④ 倍壓整流。典型的倍壓整流電路如圖2-17所示。該電路的核心元件是升壓電容C1,濾波電容C2,整流管VD1和VD2。
當輸入電壓 U i 為下正、上負時,它通過 VD1、C1構成的整流迴路為C1充電,使C1兩端建立左負、右正的電壓。當輸入電壓 U i 為下負、上正時,整流管 VD1截止, U i 電壓與C1所充電壓疊加後通過VD2整流、C2濾波產生輸出電壓 U o 。一般情況下, U o 是 U i 的2倍。
(2)穩壓電路
圖2-18是一種典型的5V穩壓電路。該電路的核心元器件是穩壓二極體VZ,由它產生5.6V基準電壓。
12V電壓經C1濾波後不僅加到調整管VT的c極,而且通過R限流,利用穩壓管VZ穩壓產生5.6V基準電壓。該電壓加到 VT 的 b 極後,VT 的 e 極就可以輸出5V電壓。
提示
基準電壓形成電路不僅應用在穩壓電路上,還廣泛應用在誤差信號比較電路和數字電路中。
(3)瞬間電壓抑制電路
典型的瞬間電壓抑制電路如圖2-19所示。該電路的核心元器件是單向瞬間電壓抑制二極體VD2、開關變壓器T、開關管VT。
當激勵脈衝為高電平時VT導通,T的P1繞組產生的電動勢為上正、下負;當激勵脈衝為低電平時VT截止,T的P1繞組產生的電動勢為下正、上負。該脈衝電壓通過VD1使VD2瞬間擊穿導通,將過高的反峰電壓洩放到 300V 電源,從而避免了 VT 在截止瞬間過電壓損壞,實現尖峰脈衝抑制功能,即瞬間電壓抑制功能。
(4)紅外發射電路
典型的紅外發射電路如圖2-20所示。該電路的核心元器件是晶片μPD6121001、455kHz時鐘晶體FOSC、紅外發射管(LED02)。
3V電壓加到μPD6121001的⑥、⑦腳,為它供電,於是μPD6121001⑧、⑨腳內部的振蕩器與外接晶體FOSC以及移相電容C2、C3通過振蕩產生455kHz時鐘脈衝。當按動遙控器上的功能鍵時,啟動μPD6121001工作,對操作功能鍵進行識別和編碼:一路以調幅形式從⑤腳輸出,經三極體VT放大後,驅動紅外發光二極體LED02工作,以紅外信號的形式發射出去;另一路通過11腳輸出,利用R02限流,驅動發光二極體LED01閃爍發光,表明遙控器在進行遙控操作。