一、二极管的其他应用 1.限幅电路
利用二极管导通后压降很小且基本不变的特性可组成限幅(削波)电路,用来限制输出 电压的幅度。
图 1.4.11(a)所示为单向限幅电路,图(b)所示为单向限幅电路输出波形。分析限幅 电路时,仍然把二极管看成理想元件。
(a)二极管限幅电路 (b)限幅波形图 图 1.4.11 二极管限幅电路及波形图
u 正半周时,正弦电压的瞬时值小于 5V,二极管 VD 截止,输出电压 i uo= ;正弦电压 u i 的瞬时值大于 5V 时,二极管 VD 导通,其管压降为零,输出电压为直流电源电压 u =o 5V。
在 u 的负半周,正弦电压为负值,二极管 VD 截止,输出电压 i uo= u i
。
2.钳位电路
钳位电路的作用是将输出电压钳制在一定数值上。
二极管钳位电路如图 1.4.12 所示。二极管 VD 、 1 VD 的阳极 2 a 1 、 a 2 电位相同,当二极 管 VD 输入端电位为 1V, 1 二极管 VD 输入端电位为 0V 时, 2 由于二极管 VD 两端的电压差大, 1
VD 优先导通。二极管 1 VD 导通后,忽略二极管的管压降,则 1 a 、 1 a 的电位与 2 b 点电位相同 1
(1V) ,此时二极管 VD 因承受反向电压而截止,输出端被钳位在 1V。2
任务一
图 1.4.12 二极管钳位电路
二、其他二极管及其应用 1.发光二极管
发光二极管(LED)是一种把电能变成光能的特殊二极管,其符号和外形如图 1.4.21 所示。
发光二极管由磷化镓、砷化镓等化合物半导体材料制成,当外加正向电压使正向电流足 够大时,发光二极管就会发光,其发光颜色决定于所用的材料,目前有红、绿、黄、橙等颜色。
发光二极管的导通电压比普通二极管大,一般为 1.7~2.4V,工作电流为 5~20mA。应用 时加正向电压并应接入相应的限流电阻。
发光二极管的驱动电路如图 1.4.22 所示,图中电阻R为限流电阻。
D D
U U R I
= -
图 1.4.21 发光二极管外形及符号 图 1.4.22 发光二极管驱动电路
发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定且亮度较高、响应速 度快及使用寿命长等优点,广泛应用于各种显示和光电转换电路中。
使用时应特别注意不要超过最大功率、最大正向电流和反向击穿电压等极限参数。
2.光电二极管
(1)光电二极管的结构和符号。
光电二极管又叫光敏二极管,是一种将光信号转换为电信号的特殊二极管,外形和电路 符号如图 1.4.23 所示。
与普通二极管一样,光电二极管也是由一个 PN 结构成,但是它的 PN 面积较大,其管壳
任务一
上开有一个嵌着玻璃的窗口来接收入射光。
(a)外形 (b)符号 (c)应用电路 图 1.4.23 光电二极管外形、符号及应用电路
(2)光电二极管的工作原理。
光电二极管工作时需要加反向偏置。在无光照射时和普通二极管一样,反向电流很小(一 般小于 0.1μA),该电流称为暗电流,反向电阻高达几十兆欧。当有光照时,产生电子-空穴 对(称为光生载流子),在反向电压的作用下形成比无光照时大得多的反向电流,称为光电流。
此时光电二极管的电阻只有几千欧至几十千欧, 光电流的大小与光照强度成正比。 如果外电路 接上负载,便可获得随光照强弱而变化的电信号,如图 1.4.23(c)所示。
(3)光电二极管的主要参数。
l 最高工作电压 U RM :光电二极管在无光照的条件下,反向电流不超过 100mA 时所能 承受的最高反向电压。
l 暗电流 I :光电二极管在无光照的条件下,在最高反向电压作用下的反向电流。 D l 光电流 I :光电二极管在有光照时所产生的光电流。 L
光电二极管可用于光测量、光电自动控制、光纤通信等方面。大面积 PN 结的光电二极 管可作为微型光电池。
三、三端集成稳压器
三端稳压器属于集成稳压器。三端稳压器只有三个引脚:输入端、输出端和公共端,使 用十分方便可靠,因此最为常用。常见的三端稳压器的外形及引脚排列如图 1.4.31 所示。
图 1.4.31 固定三端稳压器 1.三端固定输出式集成稳压器系列
固定输出式三端稳压器输出电压有正、负之分。通用产品有 CW78XX 系列(输出正电压)
任务一
和 CW79XX 系列(输出负电压)。
根据国家标准 GB3430-82,其型号的意义如下:
CW78XX 系列和 CW79XX 系列输出电压均有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 共 7 个档次。CW78XX 系列和 CW79XX 系列管脚功能有较大差异,这一点需要注意。 CW7812 型号的稳压器。
(2)提高输出电压的稳压电路。
当实际需要电压超过集成稳压器规定值时, 可外接适当元件来提高输出电压。 如 CW78XX 系列,最大输出电压为 24V,当负载所需电压高于此值时,可采用图 1.4.33 所示的电路。
图 1.4.33(a)所示的电路, R 1 两端电压为集成稳压器额定电压 U XX , I 为 CW78XX 系 Q