理论教育 特殊二极管的应用场景和性能特点

特殊二极管的应用场景和性能特点

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:正向偏置时,其特性与普通二极管相同。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳定电压的作用。图5-14稳压管的伏安特性曲线及符号由于稳压管工作在反向击穿状态。因此,外接电源电压的极性应保证稳压管反偏,且其大小应不低于反向击穿电压。此外,稳压管的电流变化范围有一定的限制。

特殊二极管的应用场景和性能特点

1.稳压二极管

稳压二极管简称稳压管,是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。由于它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用,故称为稳压管。

图5-14a是稳压管的图形符号,其伏安特性曲线与普通二极管类似,如图5-14b所示。正向偏置时,其特性与普通二极管相同。二者的差异是稳压管的反向特性曲线比较陡,稳压管工作于反向击穿区。从反向特性曲线上可以看出,反向电压在一定范围内变化时,反向电流很小。当反向电压增高到击穿电压时,稳压管反向击穿,反向电流突然剧增。此后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳定电压的作用。

图5-14 稳压管的伏安特性曲线及符号

由于稳压管工作在反向击穿状态。因此,外接电源电压的极性应保证稳压管反偏,且其大小应不低于反向击穿电压。此外,稳压管的电流变化范围有一定的限制。如果电流太小则稳压效果较差,例如,若稳压管电流IZ小于图中A 点的电流IZmin时,管子将失去稳压作用而处于反向截止;如果电流太大超过图中B点的电流IZmax时,稳压管将发生热击穿而烧坏。因此,稳压管电流的变化应控制在IZmin~IZmax范围内。稳压管的反向击穿是可逆的,当去掉反向电压之后,稳压管又恢复正常。

稳压管主要用来构成稳压电路,如图5-15所示。Ui 是不稳定的可变直流电压,需要得到稳定的电压Uo,在二者之间加稳压电路。它由限流电阻R 和稳压管VS构成,限流电阻R 的大小要保证稳压管电流IZ在IZmin~IZmax之间,RL 是负载电阻。

图5-15 稳压管稳压电路

例5-4 在图5-16中,已知稳压管的UZ=6.3V,当Ui=±20V,R=1kΩ时,求Uo。已知稳压管的正向压降UD=0.7V。

(www.daowen.com)

图5-16 例5-4图

解 当Ui=+20V 时,VS1 反向击穿,其稳压值UZ1=6.3V,VS2 正向导通,UD2=0.7V,则Uo=+7V;同理Ui=-20V 时,Uo=-7V。

2.发光二极管

发光二极管(简称为LED)通常用元素周期表中Ⅲ、V 族元素的化合物,如砷化镓、磷化镓等制成。当这种二极管有电流流过时就发光,这是由于电子与空穴直接复合而放出能量的结果。图5-17表示发光二极管的符号。发光二极管有红、黄、绿、白等各种颜色,常用来作为显示器件,除单个使用外,也常做成七段式或矩阵式器件,工作电流一般为几毫安至十几毫安之间。

图5-17 发光二极管的符号

[思考题]

1.N 型半导体中的多数载流子是电子,P型半导体中的多数载流子是空穴,能否说N 型半导体带负电,P 型半导体带正电?为什么?

2.PN 结的最主要导电特性是什么? PN 结正向偏置和反向偏置是什么含义?

3.稳压管稳压电路中(见图5-15),若稳压管接反了,会产生什么后果?

4.稳压管稳压电路中,若限流电阻R=0,是否可以? 会产生什么后果?

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