47.各种二极管是怎样工作的？

（1）二极管结构。

晶体二极管是常用的半导体器件，简称二极管。二极管是利用半导体PN结的单向导电性制成的器件，本质上就是一个PN结。在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管，其结构如图64所示。

（2）整流二极管的原理。

利用二极管的单向导电特性可以实现单相整流和三相整流。

常见的整流二极管的外形结构如图65所示，二极管整流原理图如图66所示。

二极管整流的原理是，当交流电为正半周时，设A端为正，B端为负，二极管V处于正向导通，电流由A→V→RL→B，在负载RL上获得正半周的电压；当交流电为负半周时，设A端为负、B端为正，二极管V处于反向截止，负载RL上没有电流。可见，通过二极管的整流作用，即可将交流电变换为脉冲直流电。

（3）稳压二极管的工作特点。

稳压二极管是一种可以稳定电压的二极管，常见的稳压二极管的外形结构如图67所示。稳压二极管的伏安特性曲线及符号图如图68所示。

稳压二极管是一种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，二极管在击穿区工作并不会被损坏，属于可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。

从稳压二极管的伏安特性曲线图上可以看出，稳压二极管被击穿后，通过管子的电流（ΔIZ）变化很大，而二极管两端电压变化（ΔUZ）很小，或者说二极管两端的电压基本不变。

使用稳压二极管时应注意如下几点。

1二极管两端需加载一个大于其击穿电压的反向电压。

2稳压二极管应串联限流电阻，限制其反向电流。

3稳压管可以串联使用，串联后的稳压值为各管稳压值之和。但不能并联使用，以免因稳压管稳压值的差异造成各二极管电流分配不均匀，引起二极管过流而损坏。

如图69所示是稳压二极管构成的典型直流稳压电路。

（4）钳位二极管的工作特点。

钳位即固定电位，利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，如图70所示。在图70中，若A点UA=0，二极管VD可正向导通，其压降很小，故B点的电位也被钳制在0V左右，即UB≈0。

（5）发光二极管的工作特点。

发光二极管是一种将电能变为光能的半导体器件，由磷化镓、砷化镓等半导体材料制成。常见的发光二极管外形结构如图71所示，发光二极管的符号与基本应用电路如图72所示。

显然，发光二极管应工作在正偏状态，且当正向电流达到一定值时才能发光。在使用发光二极管时，流过发光二极管的电流可以按下式计算：

式中，IF为工作电流，VCC为外加电压，UF为发光二极管工作电压，R为限流电阻。发光二极管工作时通常需接限流电阻，限流电阻的计算公式为：

发光二极管的正向工作电压比普通二极管高，通常为1.2～2.5V；而反向击穿电压通常比普通二极管低，约为5V左右。

判断发光二极管的好坏，可用指针式万用表的R×10K挡测量其正、反电阻值，当正向电阻小于50kΩ，反向电阻大于20050kΩ时均为正常。

双色发光二极管的外形和图形符号如图73所示。双色二极管是将两种颜色的发光二极管制作在一起组成的，常见的有红绿双色发光二极管。它的内部结构有两种连接方式，一是共阳极或共阴极（即正极或负极连接为公共端）；二是正负连接形式（即一只二极管正极与另一只二极管负极连接）。共阴极或共阴极双色二极管有三只引脚；正负连接式双色二极管有两只引脚。双色二极管既可以发单色光，也可以发混合色光，即红、绿管都亮时，发黄色光。

（6）变容二极管的工作特点。

变容二极管是利用反向偏压改变PN结电容量的特殊二极管。常见的变容二极管外形结构如图74所示。变容二极管的图形符号如图75所示。

变容二极管相当于一个容量可变的电容，其两个电极之间的PN结电容大小随外加反向偏压大小的改变而改变。变容二极管通常用于振荡电路，与其他元器件一起构成VCO（压控振荡器）。变容二极管Cj—u特性曲线如图76所示，典型应用电路工作原理图如图77所示。

变容二极管VD1与电容C1串联，再与L并联构成LC并联谐振电路。反偏直流电压通过电阻R1加至VD1的负极，当改变反偏电压（即反偏电压发生变化），VD1的结电容也会随之改变，从而LC并联谐振电路的谐振频率也随之改变

（7）限幅二极管的工作特点。

限幅就是限制电压幅度，利用二极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特性，可以构成各种限幅电路，使输出电压幅度限制在某一电压值以内。二极管的限幅电路如图78所示。

（8）检波二极管的工作特点。

如图79所示是一个超外差式收音机的检波电路图。

检波就是卸载，即将高频载波滤除，还原低频信号。如图79所示中的第二级中频放大已调制信号加至二极管的负极，其负半周通过二极管，正半周截止（检出低频音频信号），再

由RC组成的低频滤波器滤除高频成分，输出的就是调制在载波上的音频信号，整个过程称为检波。

（9）开关二极管的工作特点。

二极管在正向电压作用下，处于导通状态，电阻很小，相当于开关的接通。在反向电压作用下处于截止状态，电阻很大，相当于开关断开。利用二极管的这种开关特性，可以构成许多电子开关电路。如图80所示就是一个与逻辑电路。