二极管选型怎么选？常用参数要熟练~

news2024/11/16 12:49:13

同学们大家好，今天我们继续学习杨欣的《电子设计从零开始》，这本书从基本原理出发，知识点遍及无线电通讯、仪器设计、三极管电路、集成电路、传感器、数字电路基础、单片机及应用实例，可以说是全面系统地介绍了电子设计所需的知识，是一本很好的电子设计入门书籍，没有复杂的计算，取而代之的是生动、平实的叙述。

上篇我们提到用Multisim可以进行电路仿真，并对部分电路进行了分析，避开了还没有了解的几个电子元器件。今天我们开始学习两种常见的半导体器件------首先来看二极管。

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二极管

关于二极管，作者没有从原子结构、P-N结等枯燥的预备知识来介绍，而是从器件应用来介绍。二极管有两个引脚，一个是正极，另一个是负极，电流只能从正极流向负极单向流经。

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二极管根据用途和特点可以有20多种分类，这里列出了比较常用的类型，如下图所示：

常用二极管

整流二极管常用在整流、检波电路；发光二极管是常用的光源器件，用在指示灯、照明灯中；稳压二极管常用于稳压电路中；光电二极管可接受可见光或不可见光来控制通断；隧道二极管常用于高频电路；肖特基二极管应用在钳位、放电保护等电路中。

上图中还可以看出，发光二极管和光电二极管的长脚为正，短脚为负，外壳有色环或“围裙”的一端为二极管的负极，另一端为正极。

二极管的单向导电性

二极管的单向导电性，我们直接通过Multisim进行仿真。

二极管的单向导电特性研究

图中二极管、电阻、电源、电流表串联组成回路，a图中二极管正向偏置，即电流从二极管正极流经负极，电流表中显示电流为0.011A；b图中二极管反向偏置，电流无法从负极流经正极，电流表读数只有0.27nA，可认为是无电流通过。这就很好地说明了二极管具有单向导电的特性了。

在使用时，我们要记住二极管这个重要的特性。可以通过二极管的符号来理解：

二极管的正向偏置和反向偏置

可以看到二极管的符号由一个从A指向K的箭头和一个“挡板”组成，箭头的方向就指示了当有正向偏置时，电流从A流经K。但当电流想从K流经A就会被“挡板”“无情”地阻挡。

当然要二极管正向导通也不是那么“随意”，需要正极电压高于负极电压，要高多少？需要高一个正向压降（VF, forward voltage），这样电流才能“闯过”二极管，二极管才能导通。

那么，这个VF和什么有关呢，答案是跟二极管的材料有关，一般硅管的VF为0.7V，锗管的VF为0.15V。

实际使用中，我们如何快速判断一个二极管是硅管还是锗管呢？可以采用万用表如下图所示连接，要注意使用万用表的电阻档位，万用表正极接二极管负极，万用表负极接二极管正极，此时，阻值在4~8kΩ的为硅管，阻值在1kΩ的为锗管。

锗管和硅管的判别

二极管的伏安特性

我们除了知道二极管的导通电压，还需要知道导通时的正向电流IF。正向电流可以从二极管伏安特性曲线中看到，例如1N4148的技术文档中就有描述该二极管伏安特性的曲线图，如下图所示：

二极管1N4148伏安特性曲线

上图中，可以看到当横坐标正向电压VF增大到0.7V之前1N4148都没有导通，纵坐标正向电流IF近似为0mA；一旦VF超过0.7V，正向电流也随之快速增强。这就说明在二极管1N4148上施加的正向电压超过0.7V时，正向电流IF开始形成，1N4148导通。下面使用Multisim对1N4148进行电路仿真，看看是否可以和它的伏安特性对应起来，如下图所示：

二极管的伏安特性曲线

研究上图中电源、二极管1N4148、电阻、发光二极管电流表串联，电压表测1N4148两端电压，仿真结果显示，电路中有电流通过，发光二极管被点亮，电流表显示电路中的电流为0.02A，1N4148两端的电压为0.714V，正好对应1N4148伏安特性曲线上箭头所指位置。

我们研究了二极管1N4148的伏安特性，并且它是一个硅管，就可以类比到所有的硅管二极管都有类似的伏安特性。那么，锗管是不是也有一个具有代表性的特性曲线呢，答案是肯定的，如下图所示：

二极管伏安特性曲线

上图中可以看到二极管正向偏置时，锗管需要VF高于0.2V，硅管需要VF高于0.6V，正向电流才会急剧改变；二极管反向偏置时，反向电压增大，反向电流也不会很大，直到反向电压把二极管击穿，反向电流才会增大，对二极管造成毁灭性打击。这个反向击穿电压，一般硅管为1000V，锗管为100V，以器件的技术文档为准。