二极管是电子学中最为基本的电子器件之一,是由一对不同的半导体材料的结合而成。在电路中,它通常被用来实现整流、稳压、开关等功能。
二极管分为PN结二极管和Schottky二极管两种,其中PN结二极管是最常用的二极管。PN结二极管由p型半导体和n型半导体构成,其中p型半导体中载流子都是空穴,n型半导体中载流子都是自由电子。
在电路中,二极管最常用的一种功能就是整流。在交流电源驱动下,通过一个二极管的正向电流比反向电流要大许多,因此二极管能够将交流电信号转换为带有直流成分的脉动电信号,从而完成整流的功能。在电路中,我们常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
二极管还可以用于进行稳压。在稳压电路中,通过一个二极管的反向击穿电压(也称Zener电压)可以被用来稳定电路输出的电压,这种二极管就是Zener二极管。
Zener二极管有一个重要的特性,即在反向电压达到其指定的Zener电压时,二极管的反向电流变得比较大,从而保持输出稳定。因此利用这个特性,我们可以构建各种各样的稳压电路。
另外一个二极管常用的功能是开关。在电路中,我们常常使用开关二极管将电路中的某些元件开关控制在应用时启用或禁用。在开关二极管的工作状态下,当它的正向电流允许通过时,二极管是导通的(相当于开关打开),反之,它是截止的(相当于开关关闭)。在数字电路中,常使用开关二极管构建逻辑门电路,实现数字电路的控制功能。
电路中的二极管,可以实现整流、稳压、开关等多种功能。通过对二极管的正向电流和反向电流的特性进行合理利用,可以达到更多的电路设计目的。