二極管介紹

二極管，（英語(yǔ)：Diode），電子元件當中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過(guò)，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管（Varicap Diode）則用來(lái)當作電子式的可調電容器。

大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱(chēng)之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)（稱(chēng)為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱(chēng)為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。

其實(shí)很多剛起步者對二極管各種基礎知識是很熟悉，但在對二極管的其他特性和應用了解不多，認識上也認為掌握了二極管的單向導電特性，就能分析二極管參與的各種電路，實(shí)際上這樣的想法是錯誤的，而且在某種程度上是害了自己，因為這種定向思維影響了對各種二極管電路工作原理的分析，許多二極管電路無(wú)法用單向導電特性來(lái)解釋其工作原理。

（一）二極管簡(jiǎn)易直流穩壓電路及故障處理

二極管簡(jiǎn)易穩壓電路主要用于一些局部的直流電壓供給電路中，由于電路簡(jiǎn)單，成本低，所以應用比較廣泛。二極管簡(jiǎn)易穩壓電路中主要利用二極管的管壓降基本不變特性。

二極管的管壓降特性：二極管導通后其管壓降基本不變，對硅二極管而言這一管壓降是0.6V左右，對鍺二極管而言是0.2V左右。

如下圖所示是由普通3只二極管構成的簡(jiǎn)易直流穩壓電路。電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管，它們串聯(lián)起來(lái)后構成一個(gè)簡(jiǎn)易直流電壓穩壓電路。

1.1故障檢測方法

檢測這一電路中的3只二極管最為有效的方法是測量二極管上的直流電壓，如下圖所示是測量時(shí)接線(xiàn)示意圖。如果測量直流電壓結果1.8V左右，說(shuō)明3只二極管工作正常；

如果測量直流電壓結果是0V，要測量直流工作電壓+V是否正常和電阻R1是否開(kāi)路，與3只二極管無(wú)關(guān)，因為3只二極管同時(shí)擊穿的可能性較??；如果測量直流電壓結果大于1.8V，檢查3只二極管中有一只開(kāi)路故障。

1.2電路故障分析

如下表所示是這一二極管電路故障分析

（二）二極管溫度補償電路及故障處理

PN結導通后有一個(gè)約為0.6V（指硅材料PN結）的壓降，同時(shí)PN結還有一個(gè)與溫度相關(guān)的特性：PN結導通后的壓降基本不變，但不是變。

PN結兩端的壓降隨溫度升高而略有下降，溫度愈高其下降的量愈多，當然PN結兩端電壓下降量的絕對值對于0.6V而言相當小，利用這一特性可以構成溫度補償電路。如圖9-42所示是利用二極管溫度特性構成的溫度補償電路。

二極管溫度補償電路

對于初學(xué)者來(lái)講，看不懂電路中VT1等元器件構成的是一種放大器，這對分析這一電路工作原理不利。

在電路分析中，熟悉VT1等元器件所構成的單元電路功能，對分析VD1工作原理有著(zhù)積極意義。了解了單元電路的功能，一切電路分析就可以圍繞它進(jìn)行展開(kāi)，做到有的放矢、事半功倍。

2.1三極管偏置電路分析

電路中，三極管VT1工作在放大狀態(tài)時(shí)要給它一定的直流偏置電壓，這由偏置電路來(lái)完成。電路中的R1、VD1和R2構成分壓式偏置電路，為三極管VT1基極提供直流工作電壓，基極電壓的大小決定了VT1基極電流的大小。

如果不考慮溫度的影響，而且直流工作電壓+V的大小不變，那么VT1基極直流電壓是穩定的，則三極管VT1的基極直流電流是不變的，三極管可以穩定工作。

在分析二極管VD1工作原理時(shí)還要搞清楚一點(diǎn)：VT1是NPN型三極管，其基極直流電壓高，則基極電流大；反之則小。

如果不考慮溫度的影響，而且直流工作電壓+V的大小不變，那么VT1基極直流電壓是穩定的，則三極管VT1的基極直流電流是不變的，三極管可以穩定工作。

在分析二極管VD1工作原理時(shí)還要搞清楚一點(diǎn)：VT1是NPN型三極管，其基極直流電壓高，則基極電流大；反之則小。

2.2二極管VD1溫度補償電路分析

根據二極管VD1在電路中的位置，對它的工作原理分析思路主要說(shuō)明下列幾點(diǎn)：

（1）VD1的正極通過(guò)R1與直流工作電壓+V相連，而它的負極通過(guò)R2與地線(xiàn)相連，這樣VD1在直流工作電壓+V的作用下處于導通狀態(tài)。理解二極管導通的要點(diǎn)是：正極上電壓高于負極上電壓。

（2）利用二極管導通后有一個(gè)0.6V管壓降來(lái)解釋電路中VD1的作用是行不通的，因為通過(guò)調整R1和R2的阻值大小可以達到VT1基極所需要的直流工作電壓，根本沒(méi)有必要通過(guò)串入二極管VD1來(lái)調整VT1基極電壓大小。

（3）利用二極管的管壓降溫度特性可以正確解釋VD1在電路中的作用。假設溫度升高，根據三極管特性可知，VT1的基極電流會(huì )增大一些。當溫度升高時(shí)，二極管VD1的管壓降會(huì )下降一些，VD1管壓降的下降導致VT1基極電壓下降一些，結果使VT1基極電流下降。

由上述分析可知，加入二極管VD1后，原來(lái)溫度升高使VT1基極電流增大的，現在通過(guò)VD1電路可以使VT1基極電流減小一些，這樣起到穩定三極管VT1基極電流的作用，所以VD1可以起溫度補償的作用。

（4）三極管的溫度穩定性能不良還表現為溫度下降的過(guò)程中。在溫度降低時(shí)，三極管VT1基極電流要減小，這也是溫度穩定性能不好的表現。

接入二極管VD1后，溫度下降時(shí)，它的管壓降稍有升高，使VT1基極直流工作電壓升高，結果VT1基極電流增大，這樣也能補償三極管VT1溫度下降時(shí)的不穩定。

（三）二極管控制電路及故障處理

二極管導通之后，它的正向電阻大小隨電流大小變化而有微小改變，正向電流愈大，正向電阻愈??；反之則大。

利用二極管正向電流與正向電阻之間的特性，可以構成一些自動(dòng)控制電路。如圖下圖所示是一種由二極管構成的自動(dòng)控制電路，又稱(chēng)ALC電路（自動(dòng)電平控制電路），它在磁性錄音設備中（如卡座）的錄音電路中經(jīng)常應用。

二極管導通之后，它的正向電阻大小隨電流大小變化而有微小改變，正向電流愈大，正向電阻愈??；反之則大。

利用二極管正向電流與正向電阻之間的特性，可以構成一些自動(dòng)控制電路。如圖下圖所示是一種由二極管構成的自動(dòng)控制電路，又稱(chēng)ALC電路（自動(dòng)電平控制電路），它在磁性錄音設備中（如卡座）的錄音電路中經(jīng)常應用。

故障檢測方法和電路故障分析

對于這一電路中的二極管故障檢測最好的方法是進(jìn)行代替檢查，因為二極管如果性能不好也會(huì )影響到電路的控制效果。

當二極管VD1開(kāi)路時(shí)，不存在控制作用，這時(shí)大信號錄音時(shí)會(huì )出現聲音一會(huì )兒大一會(huì )兒小的起伏狀失真，在錄音信號很小時(shí)錄音能夠正常。

當二極管VD1擊穿時(shí)，也不存在控制作用，這時(shí)錄音聲音很小，因為錄音信號被擊穿的二極管VD1分流到地了。

（四）二極管限幅電路及故障處理

二極管最基本的工作狀態(tài)是導通和截止兩種，利用這一特性可以構成限幅電路。所謂限幅電路就是限制電路中某一點(diǎn)的信號幅度大小，讓信號幅度大到一定程度時(shí)，不讓信號的幅度再增大。

當信號的幅度沒(méi)有達到限制的幅度時(shí)，限幅電路不工作，具有這種功能的電路稱(chēng)為限幅電路，利用二極管來(lái)完成這一功能的電路稱(chēng)為二極管限幅電路。

如下圖所示是二極管限幅電路。在電路中，A1是集成電路（一種常用元器件），VT1和VT2是三極管（一種常用元器件），R1和R2是電阻器，VD1～VD6是二極管。

二極管限幅電路

4.1電路分析思路說(shuō)明

對電路中VD1和VD2作用分析的思路主要說(shuō)明下列幾點(diǎn)：

（1）從電路中可以看出，VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6兩組二極管的電路結構一樣，這兩組二極管在這一電路中所起的作用是相同

的，所以只要分析其中一組二極管電路工作原理即可。

（2）集成電路A1的①腳通過(guò)電阻R1與三極管VT1基極相連，顯然R1是信號傳輸電阻，將①腳上輸出信號通過(guò)R1加到VT1基極，由于在集成電路A1的①腳與三極管VT1基極之間沒(méi)有隔直電容。

根據這一電路結構可以判斷：集成電路A1的①腳是輸出信號引腳，而且輸出直流和交流的復合信號。確定集成電路A1的①腳是信號輸出引腳的目的是為了判斷二極管VD1在電路中的具體作用。

（3）集成電路的①腳輸出的直流電壓顯然不是很高，沒(méi)有高到讓外接的二極管處于導通狀態(tài)，理由是：如果集成電路A1的①腳輸出的直流電壓足夠高。

那么VD1、VD2和VD3導通，其導通后的內阻很小，這樣會(huì )將集成電路A1的①腳輸出的交流信號分流到地，對信號造成衰減，顯然這一電路中不需要對信號進(jìn)行這樣的衰減，所以從這個(gè)角度分析得到的結論是：集成電路A1的①腳輸出的直流電壓不會(huì )高到讓VD1、VD2和VD3導通的程度。

（4）從集成電路A1的①腳輸出的是直流和交流疊加信號，通過(guò)電阻R1與三極管VT1基極，VT1是NPN型三極管，如果加到VT1基極的正半周交流信號幅度出現很大的現象，會(huì )使VT1的基極電壓很大而有燒壞VT1的危險。

加到VT1基極的交流信號負半周信號幅度很大時(shí)，對VT1沒(méi)有燒壞的影響，因為VT1基極上負極性信號使VT1基極電流減小。

（5）通過(guò)上述電路分析思路可以初步判斷，電路中的VD1、VD2、VD3是限幅保護二極管電路，防止集成電路A1的①腳輸出的交流信號正半周幅度太大而燒壞VT1。

從上述思路出發(fā)對VD1、VD2、VD3二極管電路進(jìn)一步分析，分析如果符合邏輯，可以說(shuō)明上述電路分析思路是正確的。

（五）二極管開(kāi)關(guān)電路及故障處理

開(kāi)關(guān)電路是一種常用的功能電路，例如家庭中的照明電路中的開(kāi)關(guān)，各種民用電器中的電源開(kāi)關(guān)等。

在開(kāi)關(guān)電路中有兩大類(lèi)的開(kāi)關(guān)：

（1）機械式的開(kāi)關(guān)，采用機械式的開(kāi)關(guān)件作為開(kāi)關(guān)電路中的元器件。

（2）電子開(kāi)關(guān)，所謂的電子開(kāi)關(guān)，不用機械式的開(kāi)關(guān)件，而是采用二極管、三極管這類(lèi)器件構成開(kāi)關(guān)電路。

5.1典型二極管開(kāi)關(guān)電路工作原理

二極管構成的電子開(kāi)關(guān)電路形式多種多樣，如圖9-46所示是一種常見(jiàn)的二極管開(kāi)關(guān)電路。

二極管開(kāi)關(guān)電路

通過(guò)觀(guān)察這一電路，可以熟悉下列幾個(gè)方面的問(wèn)題，以利于對電路工作原理的分析：

（1）了解這個(gè)單元電路功能是第一步。從圖8-14所示電路中可以看出，電感L1和電容C1并聯(lián)，這顯然是一個(gè)LC并聯(lián)諧振電路，是這個(gè)單元電路的基本功能，明確這一點(diǎn)后可以知道。

電路中的其他元器件應該是圍繞這個(gè)基本功能的輔助元器件，是對電路基本功能的擴展或補充等，以此思路可以方便地分析電路中的元器件作用。

（2）C2和VD1構成串聯(lián)電路，然后再與C1并聯(lián)，從這種電路結構可以得出一個(gè)判斷結果：C2和VD1這個(gè)支路的作用是通過(guò)該支路來(lái)改變與電容C1并聯(lián)后的總容量大小。

這樣判斷的理由是：C2和VD1支路與C1上并聯(lián)后總電容量改變了，與L1構成的LC并聯(lián)諧振電路其振蕩頻率改變了。所以，這是一個(gè)改變LC并聯(lián)諧振電路頻率的電路。

5.2故障檢測方法和電路故障分析

如下圖所示是檢測電路中開(kāi)關(guān)二極管時(shí)接線(xiàn)示意圖，在開(kāi)關(guān)接通時(shí)測量二極管VD1兩端直流電壓降，應該為0.6V，如果遠小于這個(gè)電壓值說(shuō)明VD1短路，如果遠大小于這個(gè)電壓值說(shuō)明VD1開(kāi)路。

另外，如果沒(méi)有明顯發(fā)現VD1出現短路或開(kāi)路故障時(shí)，可以用萬(wàn)用表歐姆檔測量它的正向電阻，要很小，否則正向電阻大也不好。

檢測電路中開(kāi)關(guān)二極管時(shí)接線(xiàn)示意圖

如果這一電路中開(kāi)關(guān)二極管開(kāi)路或短路，都不能進(jìn)行振蕩頻率的調整。開(kāi)關(guān)二極管開(kāi)路時(shí)，電容C2不能接入電路，此時(shí)振蕩頻率升高；開(kāi)關(guān)二極管短路時(shí)，電容C2始終接入電路，此時(shí)振蕩頻率降低。

（六）二極管檢波電路及故障處理

如下圖所示是二極管檢波電路。電路中的VD1是檢波二極管，C1是高頻濾波電容，R1是檢波電路的負載電阻，C2是耦合電容。

二極管檢波電路

6.1故障檢測方法及電路故障分析

對于檢波二極管不能用測量直流電壓的方法來(lái)進(jìn)行檢測，因這這種二極管不工作在直流電壓中，所以要采用測量正向和反向電阻的方法來(lái)判斷檢波二極管質(zhì)量。

當檢波二極管開(kāi)路和短路時(shí)，都不能完成檢波任務(wù)，所以收音電路均會(huì )出現收音無(wú)聲故障。

6.2實(shí)用倍壓檢波電路工作原理分析

如下圖所示是實(shí)用倍壓檢波電路，電路中的C2和VD1、VD2構成二倍壓檢波電路，在收音機電路中用來(lái)將調幅信號轉換成音頻信號。

電路中的C3是檢波后的濾波電容。通過(guò)這一倍壓檢波電路得到的音頻信號，經(jīng)耦合電容C5加到音頻放大管中。

（七）繼電器驅動(dòng)電路中二極管保護電路及故障處理

繼電器內部具有線(xiàn)圈的結構，所以它在斷電時(shí)會(huì )產(chǎn)生電壓很大的反向電動(dòng)勢，會(huì )擊穿繼電器的驅動(dòng)三極管，為此要在繼電器驅動(dòng)電路中設置二極管保護電路，以保護繼電器驅動(dòng)管。

如下圖所示是繼電器驅動(dòng)電路中的二極管保護電路，電路中的J1是繼電器，VD1是驅動(dòng)管VT1的保護二極管，R1和C1構成繼電器內部開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的消火花電路。

二極管保護電路

等效電路

7.1故障檢測方法和電路故障分析

對于這一電路中的保護二極管不能采用測量二極管兩端直流電壓降的方法來(lái)判斷檢測故障，也不能采用在路測量二極管正向和反向電阻的方法，因為這一二極管兩端并聯(lián)著(zhù)繼電器線(xiàn)圈，這一線(xiàn)圈的直流電阻很小，所以無(wú)法通過(guò)測量電壓降的方法來(lái)判斷二極管質(zhì)量，應該采用代替檢查的方法。

當保護二極管開(kāi)路時(shí)，對繼電器電路工作狀態(tài)沒(méi)有大的影響，但是沒(méi)有了保護作用而很有可能會(huì )擊穿驅動(dòng)管；當保護二極管短路時(shí)，相當于將繼電器線(xiàn)圈短接，這時(shí)繼電器線(xiàn)圈中沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器不能動(dòng)作。

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