稳压二极管工作原理 一、稳压二极管原理及特性 一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向电压如果**过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大, 而管子两端的电压却变化较小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。 稳压管的型号有2CW、2DW 等系列。 稳压管的稳压特性: 稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此,稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压,不同类型稳压管的稳定电压也不一样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例 如:2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏,另一只管子则可能是4,2伏。 在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6~0.7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。 二极管的类型也有好几种,对于电子制作来说,常常用到以下的二极管: 用于稳压的稳压二极管,用于数字电路的开关二极管,用于调谐的变容二极管,以及光电二极管等,较常看见的是发光二极管。 发光二极管在日常生活电器中无处不在,它能够发光,有红色、绿色和黄色等,有直径为3mm或5mm圆形的,也有规格为2×5mm长方形的。与普通二极管一样,发光二极管也是由半导体材料制成的,也具有单向导电的性质,即只有极性正确才能发光。 发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同,但是近年来出现了透明的发光管,它也能发出红黄绿等颜色的光,只有通电了才能知道。 辨别发光二极管正负极的方法,有实验法和目测法。实验法就是通电看看能不能发光,若不能就是极性接错或是发光管损坏。 注意发光二极管是一种电流型器件,虽然在它的两端直接接上3V的电压后能够发光,但容易损坏,在实际使用中一定要串接限流电阻,工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA。另外,由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上,所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样,一般万用表的R×1挡到R×1k挡均不能测试发光二极管,而R×10k挡由于使用15V的电池,能把有的发光管点亮。 用眼睛来观察发光二极管,可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说,电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极,电极较大的一个是它的负极。若是新买来脚较长的一个是正极。 发光二极管的伏安特性 发光二极管的伏安特性与普通二极管类似,但它的正向压降较大,并在正向压降达到一定值时发光。发光颜色和构成PN结的材料有关,通常有红、黄、绿、蓝和紫等颜色。发光亮度近似和工作电流密度成正比,但掺杂ZnO和GaP的发光二极管,其发光亮度随电流密度的增加会很快趋向饱和。另外,随结温的升高,LED的发光亮度将会减弱。 由于发光二极管的响应时间(光信号对电信号的延迟时间)一般小于100ns,故直流信号、交流信号或脉冲信号均可作为它的驱动信号。 国产LED器件用FG × 1 × 2 × 3 × 4 × 5 × 6命名,其中×1表示材料,×1取值1,2,3分别对应LED的材料为GaAsP,GaAsAl和GaP。×2表示发光颜色,×2取1~6时表示发光颜色为红、橙、黄、绿、蓝和复色,× 3表示封装形式。× 4表示外形,取0 ~ 6各整数时,分别指发光二极管的外形为圆形、长方形、符号形、三角形、正方形、组合形和特殊形。× 5 × 6为序号。 使用发光二极管时,若用电压源驱动,则应在电路中串接限流电阻,以防止LED中电流过大而损坏。用交流信号驱动时,为防止LED被反向击穿,可在两端反极性并连整流二极管。几种红色发光二极管的参数见表B313。 光敏二极管又称光电二极管,目前使用较多的是光电二极管。它有四种类型:PN结型,PIN结型,雪崩型和肖特基结型。以下简介PN结型光敏二极管。 PN结型光敏二极管同普通二极管一样,也是PN结构造,只是结面积较大,结深较浅,管壳上有光窗,从而使人射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转换,大的结面积增加了有效光面积,提高了光电转换效率。 在无光照射时,光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样,此时的反向饱和电流叫暗电流,一般在几微安到几百微安之间,其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时,必须考虑用暗电流小的管子。 在有光照时,光敏二极管在一定的反偏电压范围内(UR≥5V),其反向电流将随光照强度(10-3~103 lx范围内)的增加而线性增加,这时的反向电流又叫光电流。因此,对应一定的光照强度,光敏二极管相当于一个恒流源。在有光照而无外加电压时,光敏二极管相当于一个电池,P区为正,N区为负。 光敏二极管有一定光谱响应范围,并对某波长的光有较高的响应灵敏度(峰值波长)。因此,为获取较大的光电流,应选择光谱响应特性符合待测光谱的光敏二极管,同时加大照度和调整入射的角度。 光敏二极管的响应时间,一般小于几百微秒,主要取决于结电容和外部电路电阻的乘积。表B316列出了几种光敏二极管的参数,其中灵敏度指输入给定波长的单位功率时,光敏二极管能输出的光电流值。