二極管單向?qū)щ娨酝馓匦灾娐贩治鲑Y料下載

引言 許多初學(xué)者對(duì)二極管很“熟悉”，提起二極管的特性可以脫口而出它的單向?qū)щ娞匦?，說(shuō)到它在電路中的應(yīng)用第一反應(yīng)是整流，對(duì)二極管的其他特性和應(yīng)用了解不多，認(rèn)識(shí)上也認(rèn)為掌握了二極管的單向?qū)щ娞匦?，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(cuò)誤的，而且在某種程度上是害了自己，因?yàn)檫@種定向思維影響了對(duì)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?qū)щ娞匦詠?lái)解釋其工作原理。 二極管除單向?qū)щ娞匦酝?，還有許多特性，很多的電路中并不是利用單向?qū)щ娞匦跃湍芊治龆O管所構(gòu)成電路的工作原理，而需要掌握二極管更多的特性才能正確分析這些電路，例如二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路，二極管構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路等。 1、二極管簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路及故障處理 二極管簡(jiǎn)易穩(wěn)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(yīng)用比較廣泛。 二極管簡(jiǎn)易穩(wěn)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(dǎo)通后其管壓降基本不變，對(duì)硅二極管而言這一管壓降是0.6V左右，對(duì)鍺二極管而言是0.2V左右。 如圖9-40所示是由普通3只二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)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(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易直流電壓穩(wěn)壓電路。 圖9-40 3只普通二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路 1．電路分析思路說(shuō)明 分析一個(gè)從沒有見過(guò)的電路工作原理是困難的，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)不全面的初學(xué)者而言就更加困難了。 關(guān)于這一電路的分析思路主要說(shuō)明如下。 （1）從電路中可以看出3只二極管串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路特性可知，這3只二極管如果導(dǎo)通會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，如果截止會(huì)同時(shí)截止。 （2）根據(jù)二極管是否導(dǎo)通的判斷原則分析，在二極管的正極接有比負(fù)極高得多的電壓，無(wú)論是直流還是交流的電壓，此時(shí)二極管均處于導(dǎo)通狀態(tài)。從電路中可以看出，在VD1正極通過(guò)電阻R1接電路中的直流工作電壓 V，VD3的負(fù)極接地，這樣在3只串聯(lián)二極管上加有足夠大的正向直流電壓。由此分析可知，3只二極管VD1、VD2和VD3是在直流工作電壓 V作用下導(dǎo)通的。 （3）從電路中還可以看出，3只二極管上沒有加入交流信號(hào)電壓，因?yàn)樵赩D1正極即電路中的A點(diǎn)與地之間接有大容量電容C1，將A點(diǎn)的任何交流電壓旁路到地端。 2．二極管能夠穩(wěn)定直流電壓原理說(shuō)明 電路中，3只二極管在直流工作電壓的正向偏置作用下導(dǎo)通，導(dǎo)通后對(duì)這一電路的作用是穩(wěn)定了電路中A點(diǎn)的直流電壓。 眾所周知，二極管內(nèi)部是一個(gè)PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，PN結(jié)除單向?qū)щ娞匦灾膺€有許多特性，其中之一是二極管導(dǎo)通后其管壓降基本不變，對(duì)于常用的硅二極管而言導(dǎo)通后正極與負(fù)極之間的電壓降為0.6V。 根據(jù)二極管的這一特性，可以很方便地分析由普通二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路工作原理。3只二極管導(dǎo)通之后，每只二極管的管壓降是0.6V，那么3只串聯(lián)之后的直流電壓降是0.6×3=1.8V。 3．故障檢測(cè)方法 檢測(cè)這一電路中的3只二極管最為有效的方法是測(cè)量二極管上的直流電壓，如圖9-41所示是測(cè)量時(shí)接線示意圖。如果測(cè)量直流電壓結(jié)果是1.8V左右，說(shuō)明3只二極管工作正常；如果測(cè)量直流電壓結(jié)果是0V，要測(cè)量直流工作電壓 V是否正常和電阻R1是否開路，與3只二極管無(wú)關(guān)，因?yàn)?只二極管同時(shí)擊穿的可能性較小；如果測(cè)量直流電壓結(jié)果大于1.8V，檢查3只二極管中有一只開路故障。 圖9-41 測(cè)量二極管上直流電壓接線示意圖 4．電路故障分析 如表9-40所示是這一二極管電路故障分析 5．電路分析細(xì)節(jié)說(shuō)明 關(guān)于上述二極管簡(jiǎn)易直流電壓穩(wěn)壓電路分析細(xì)節(jié)說(shuō)明如下。 （1）在電路分析中，利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢灾蓝O管處于導(dǎo)通狀態(tài)，但是并不能說(shuō)明這幾只二極管導(dǎo)通后對(duì)電路有什么具體作用，所以只利用單向?qū)щ娞匦赃€不能夠正確分析電路工作原理。 （2）二極管眾多的特性中只有導(dǎo)通后管壓降基本不變這一特性能夠最為合理地解釋這一電路的作用，所以依據(jù)這一點(diǎn)可以確定這一電路是為了穩(wěn)定電路中A點(diǎn)的直流工作電壓。 （3）電路中有多只元器件時(shí)，一定要設(shè)法搞清楚實(shí)現(xiàn)電路功能的主要元器件，然后圍繞它進(jìn)行展開分析。分析中運(yùn)用該元器件主要特性，進(jìn)行合理解釋。 2、二極管溫度補(bǔ)償電路及故障處理 眾所周知，PN結(jié)導(dǎo)通后有一個(gè)約為0.6V（指硅材料PN結(jié)）的壓降，同時(shí)PN結(jié)還有一個(gè)與溫度相關(guān)的特性：PN結(jié)導(dǎo)通后的壓降基本不變，但不是不變，PN結(jié)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(dāng)然PN結(jié)兩端電壓下降量的絕對(duì)值對(duì)于0.6V而言相當(dāng)小，利用這一特性可以構(gòu)成溫度補(bǔ)償電路。如圖9-42所示是利用二極管溫度特性構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路。 圖9-42 二極管溫度補(bǔ)償電路 對(duì)于初學(xué)者來(lái)講，看不懂電路中VT1等元器件構(gòu)成的是一種放大器，這對(duì)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(gòu)成的單元電路功能，對(duì)分析VD1工作原理有著積極意義。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，做到有的放矢、事半功倍。 1．需要了解的深層次電路工作原理 分析這一電路工作原理需要了解下列兩個(gè)深層次的電路原理。 （1）VT1等構(gòu)成一種放大器電路，對(duì)于放大器而言要求它的工作穩(wěn)定性好，其中有一條就是溫度高低變化時(shí)三極管的靜態(tài)電流不能改變，即VT1基極電流不能隨溫度變化而改變，否則就是工作穩(wěn)定性不好。了解放大器的這一溫度特性，對(duì)理解VD1構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路工作原理非常重要。 （2）三極管VT1有一個(gè)與溫度相關(guān)的不良特性，即溫度升高時(shí)，三極管VT1基極電流會(huì)增大，溫度愈高基極電流愈大，反之則小，顯然三極管VT1的溫度穩(wěn)定性能不好。由此可知，放大器的溫度穩(wěn)定性能不良是由于三極管溫度特性造成的。 2．三極管偏置電路分析 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(gòu)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(wěn)定的，則三極管VT1的基極直流電流是不變的，三極管可以穩(wěn)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。 3．二極管VD1溫度補(bǔ)償電路分析 根據(jù)二極管VD1在電路中的位置，對(duì)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(fù)極通過(guò)R2與地線相連，這樣VD1在直流工作電壓 V的作用下處于導(dǎo)通狀態(tài)。理解二極管導(dǎo)通的要點(diǎn)是：正極上電壓高于負(fù)極上電壓。 （2）利用二極管導(dǎo)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?yàn)橥ㄟ^(guò)調(diào)整R1和R2的阻值大小可以達(dá)到VT1基極所需要的直流工作電壓，根本沒有必要通過(guò)串入二極管VD1來(lái)調(diào)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(shè)溫度升高，根據(jù)三極管特性可知，VT1的基極電流會(huì)增大一些。當(dāng)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(dǎo)致VT1基極電壓下降一些，結(jié)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(xiàn)在通過(guò)VD1電路可以使VT1基極電流減小一些，這樣起到穩(wěn)定三極管VT1基極電流的作用，所以VD1可以起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩? （4）三極管的溫度穩(wěn)定性能不良還表現(xiàn)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(wěn)定性能不好的表現(xiàn)。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(jié)果VT1基極電流增大，這樣也能補(bǔ)償三極管VT1溫度下降時(shí)的不穩(wěn)定。