什么是二極管，關(guān)于二極管的一些基礎(chǔ)知識(shí)

用了很久二極管了，我以為我是比較懂二極管的，可是，今天老大問我：

（1）為什么在DC-DC的輸出端功率電感的旁邊要加個(gè)二極管？

（2）為什么非得是肖特基二極管比較好？

額，額，“整流？”“穩(wěn)壓？”還是“檢波？”我凌亂了...好吧，我答不上來了…

原來我不懂二極管…?

于是，有了下文，惡補(bǔ)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)薄弱則行之不遠(yuǎn)啊~

1、何為“二極管”？

二極管就是電流的一個(gè)單向門（在火車站進(jìn)出站里最常見，只能單方面通行...）,當(dāng)二極管的陽極相對(duì)于陰極的的電壓為正時(shí)，則叫“正向偏置”，并且這個(gè)正向偏置電壓要大于二極管它自己本身制造材料所決定的導(dǎo)通電壓，二極管才允許電流你過去；反之，當(dāng)極性相反（又叫“反向偏置”）或者正向偏置電壓小于導(dǎo)通電壓，這兩種情況下，二極管是不會(huì)允許電流通過的。

從根本上講，如果你明白PN結(jié)，那好辦多了，二極管里面就是一個(gè)PN結(jié)。

2、二極管的兩兄弟

根據(jù)制造材料不一樣，二極管可分為硅二極管和鍺二極管

（1）硅二極管

導(dǎo)通電壓0.6V~0.7V, 至少需要0.6V,散熱能力要比鍺二極管強(qiáng)；

（2）鍺二極管

導(dǎo)通電壓0.2V~0.3V,至少需要0.2V,散熱能力不如硅二極管，當(dāng)發(fā)熱溫度超過85度，鍺二極管將失效不可用。

3、二極管的命名

通常，在應(yīng)用中，我們會(huì)直接讓二極管的名稱就表明了它的用途。如：

（1）整流二極管：對(duì)通過的大電流或高電壓進(jìn)行整流；型號(hào)如1N4001,~1N4007,1N5002,50006,5008等；

（2）開關(guān)二極管：當(dāng)成一個(gè)開關(guān)用，當(dāng)滿足一定條件時(shí)就開，反之關(guān)；型號(hào)如1N914;

（3）檢波二極管：對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢波；型號(hào)如1N4148,1N4445，1N34A,1N67A,1N191等；

（4）穩(wěn)壓二極管：此種二極管又叫齊納二極管，特性是直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻，在擊穿點(diǎn)上則電阻很小，此時(shí)即使電流增加，只要不超過極限電流值，電壓會(huì)保持恒定值。所以它是反向使用，用作穩(wěn)壓的；擊穿電壓通常就是它的穩(wěn)定電壓，型號(hào)如：1N5225B,1N4733A,1N4739A等；

（5）肖特基二極管：這個(gè)二極管很特殊，它不是一般的硅二極管或者鍺二極管，由一個(gè)叫肖特基的人發(fā)明，所以為紀(jì)念他而取此名。由兩個(gè)很重要的特性：一是結(jié)電壓閾值可低至0.15V,通常大一些是0.4V多一些。二是具有極低的結(jié)電容和更快的開關(guān)速度（10ns）；所以它可以檢測(cè)到普通二極管無法檢測(cè)的低電壓高頻率信號(hào)。同時(shí)，又因?yàn)樗a(chǎn)生的熱量較少，因而需要的散熱器也小，所以通常應(yīng)用在電源產(chǎn)品中。型號(hào)如：1N5817581858195822,1N6263等；

（6）變?nèi)荻O管：顧名思義，變?nèi)?，它的結(jié)電容是隨著反向電壓的改變而改變的。變?nèi)荻O管的可變范圍通常是幾PF到100PF。通常用于限制高頻率的射頻電路中，用所加的電壓來改變其電容，從而改變振蕩器的頻率。當(dāng)時(shí)做發(fā)射機(jī)時(shí)便用上了它。

4、二極管的用途

4.1 最常用的——反向極性保護(hù)：

為了防反接電源，燒壞芯片，通常是反向接一個(gè)二極管，有兩種連接方式：

（1）串聯(lián)連接：二極管必須通過全部負(fù)載電流，消耗掉0.6V的電壓，減小了儀器的工作時(shí)間；所以要根據(jù)電路的電流大小選擇二極管；

（2）并聯(lián)連接：一旦反接，電流就會(huì)從二極管這個(gè)回路流過，不會(huì)流去主電路。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是：電流很大，所以要選擇適合功率和電流的二極管。

串聯(lián)二極管

并聯(lián)二極管

4.2? 最危險(xiǎn)的用途——抑制瞬態(tài)

根據(jù)法楞次定律可知，當(dāng)流經(jīng)一個(gè)電感的電流突然被關(guān)斷后，突然消失的磁場(chǎng)會(huì)在電感線圈上產(chǎn)生一個(gè)很高電壓的脈沖，電壓幅值高達(dá)幾百伏甚至上千伏，如果不加以疏通的話，電感所在回路將很容易受到傷害。如果此時(shí)將一個(gè)二極管并聯(lián)在電感兩側(cè)，那么二極管為高壓脈沖提供了短路通道，從而保護(hù)了相鄰的電路。一般用在開關(guān)電源、繼電器和電動(dòng)機(jī)上。如下圖所示：

通常選擇足夠功率容量的整流二極管或者肖特基二極管。如上圖就是肖特基二極管。

肖特基二極管價(jià)格貴些，但是反應(yīng)液快些。注意無論何種二極管，一定要充分估量高脈沖的電壓，所選二極管能夠?qū)Ω兜脕?。這活還是比較危險(xiǎn)的。

4.3 最好玩的用途——進(jìn)行箝位

由于二極管有個(gè)導(dǎo)通電壓，一般是硅二極管的話就是0.6V, 所以，可以同時(shí)增加一個(gè)反向的二極管在信號(hào)波形的正向和負(fù)向上進(jìn)行箝位，舉例如下：

輸入信號(hào)的幅值一旦比VCC高0.2或0.6V以上的話，會(huì)直接流向正電源端；一旦比VEE小0.2V或0.6V以上的話，會(huì)直接流向負(fù)電源端，從而保護(hù)了運(yùn)放的輸入端。其他電路類似如此原理。

4.4? 最廣泛的用途——整流

整流是充分低利用了二極管的單向?qū)щ娦浴Ｍㄟ^阻塞波形的負(fù)半周把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流信號(hào)。通常是與電容一起聯(lián)合使用，二級(jí)管串聯(lián)，電容并聯(lián)，電容的作用是通過充放電使得輸出脈沖更加平滑，更趨近直流，是為濾波電容。根據(jù)需要，分為半波整流和全波整流。下面是半波整流的舉例：

4.5? 最想不到的用途——倍壓

在接觸了箝位的用途后，二極管最讓我想不到的地方便是，與電容聯(lián)合使用還可以倍壓的。

僅需要兩個(gè)電容和兩個(gè)二極管，輸出端便可以得到輸入信號(hào)的兩倍幅值的電壓。舉例如下圖：

當(dāng)然，前提是輸入信號(hào)是交流信號(hào)。在輸入信號(hào)的負(fù)半周，D1導(dǎo)通，給C1充電至峰值電壓Vin,然后在下一個(gè)正半周，D2導(dǎo)通，給C2充電，由于之前C1已經(jīng)充至Vin電壓，所以C2上的電壓為變壓器A邊的峰值電壓Vin 加上C1存儲(chǔ)的電壓的總和，就是2Vin.在下一個(gè)負(fù)半周，D2不導(dǎo)通，C2將對(duì)負(fù)載放電。所以得到了2倍的輸入電壓。是為倍壓。