二极管解释说明

二极管的基础解释了

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了解二极管如何工作的基础以及我们使用它们的原因。

滚动到底部以观看YouTube教程。

什么是二极管

二极管例子

二极管看起来像上面的图像,有不同的尺寸。它们通常具有黑色圆柱形主体,该主体在一端具有条纹以及一些引线,以允许我们将其连接到电路中。这一结束称为阳极,此端是阴极,我们将看到稍后在视频中的意味着什么。

您还可以获得其他形式,例如齐纳二极管甚至是一个是发光二极管的LED,但我们不会涵盖本文中的那些。

其他二极管示例

二极管允许电流仅在一个方向上流动。

如果我们想象一个带有摆动阀的水管安装。随着水流通过管道,它将推开摆动闸门并继续流过。但是,如果水改变方向,水将推动栅极关闭并防止流动。因此水只能在一个方向上流动。

水管图

这与二极管非常类似,我们使用它们来控制电路中的电流方向。

现在,我们使用电子流动的动画,这是电子从负面流到正的电子流。然而,在电子工程中,它是使用常规流量的传统,这是阳性到负的。常规电流可能更容易理解,您可以使用它并不重要,而只是意识到我们使用的两者。

LED示例

因此,如果我们将二极管连接到像上面的简单LED电路,则必须注意,当二极管正确安装时,LED将仅打开。它允许电流仅在一个方向上流动。因此,取决于安装的方式,它可以充当导体或绝缘体。

条纹端部连接到负,黑色端部连接到正极,以使其充当导体。这允许电流流动,我们称之为前向偏见。如果我们翻转二极管,它将充当绝缘体,电流不能流动。我们称之为反向偏见。

转发偏见和反向偏见

二极管如何工作?

如您所知,电力是原子之间自由电子的流动。我们使用铜线,因为铜有很多自由电子,这使得易于通过电力。我们使用橡胶来绝缘铜线并保持安全,因为橡胶是绝缘体,这意味着其电子保持非常紧密并且因此不能在原子之间移动。

如果我们查看金属导体的原子的基本模型,我们将在中心处具有核,并且这是由占据电子的多个轨道壳包围。每个壳体保持最大数量的电子数,并且电子必须具有一定量的能量被接收到每个壳体中。远离核远离核的电子具有最多的能量。最外壳称为价壳,并且导体在其价壳中具有1至3个电子。

铜原子

电子通过细胞核保持到位。但是有另一种称为导带的壳。如果电子可以达到它,那么它可能会摆脱原子并移动到另一个。使用如铜,导带和价壳的金属原子重叠,因此电子移动非常容易。

通过绝缘体,最外壳填充。对电子加入的电子没有空间。核心在电子上具有紧密的抓地力,传导频带很远,所以电子无法达到这种才能逸出。因此电力不能通过这种材料流动。

然而,还有另一种称为半导体的材料。硅是半导体的示例。用这种材料,最外壳中的一个太多电子是指导体,使其类似于绝缘体。然而,必须指出;随着传导乐队非常接近;如果我们提供一些外部能量,一些电子将获得足够的能量,以使倾斜跳跃并进入导电带成为自由。因此,这种材料可以充当绝缘体或导体。

纯硅几乎没有自由的电子,因此工程师所做的是用少量其他材料涂硅以改变其电气性质。188bet官方网站

绝缘体,导体,半导体示例

我们称这种p型和n型掺杂。我们将这些掺杂材料结合在一起形成二极管。

所以在二极管内部我们有两个引线,阳极和连接到一些薄板的阴极。在这些板之间,我们在阳极侧上有一层p型掺杂硅,并且在阴极侧上的一层n型掺杂硅。整个东西封闭在树脂中以隔热和保护材料。

二极管例子

让我们想象材料尚未掺杂,所以它只是纯硅。每个硅原子被4个其他硅原子包围。每个原子都希望其价壳中的8个电子,但是,硅原子仅在其价壳中只有4个电子,因此它们在其邻近原子中扼杀了一个电子以获得它们的愿望。这被称为共价键合。

共价键合

当我们在诸如磷的N型材料中添加时,它将取得一些硅原子的位置。磷原子在其价壳中具有5个电子。因此,随着硅原子是分享电子以获得所需的8,它们不需要这种额外的,因此材料中现在存在额外的电子,因此可以自由移动。

添加磷

用p型掺杂,我们加入铝等材料,。这种原子在其价壳中只有3个电子,因此它不能提供4个邻居用电子来分享,所以其中一个必须没有。因此,在电子可以坐下来占据的地方产生的洞。

所以我们现在有两个掺杂的硅片,一个带有太多电子的电子和一个没有足够的电子。

两种材料连接形成P-N结。在这个交叉路口,我们得到了被称为耗尽区的东西。在该区域中,来自N型侧的一些过量电子将移到占据P型侧的孔。这种迁移将形成一个屏障,在相对侧上具有电子和孔的积聚。电子被带负电,因此认为孔被带正电荷。因此,构建导致略有带负电的区域和略微带正电荷的区域。这产生了电场,并防止更多的电子移动。典型二极管中该区域的电位差约为0.7V。

耗尽例子

当我们在二极管上连接电压源时,阳极(p型)连接到连接到负极的正和阴极(n),这将产生正向偏置并允许电流流动。电压源必须大于0.7V屏障,否则电子不能制作跳线。

电压源必须大于屏障

当我们扭转电源时,正电源连接到n型阴极,负连接到p型阳极。孔朝向负片朝向负,并且电子被拉向阳性,使得势垒扩展,因此二极管用作导体以防止电流的流动。

技术细节

符号例子

二极管在工程图中表示,具有如上面的图像的符号。主体上的条纹用符号上的垂直线和箭头点沿传统电流的方向表示。

当我们看一下二极管时,我们会看到这些数字和身体上的字母。这些标识二极管,以便您在线找到技术详细信息。

I-V图

二极管将具有如上所述的I-V图。该图绘制二极管的电流和电压特性,该二极管绘制以形成曲线。这方面是在充当导体时应该如何执行,并且这一侧是在充当绝缘体时。

您可以看到二极管只能充当绝缘体,如果超过它,那么它将成为导体并允许电流流动。这将破坏二极管,可能是您的电路,因此您需要确保所需的二极管正确尺寸为应用程序。

同样,二极管只能处理正向偏压中的某个电压或电流。每个二极管的值都不同,您需要查找此数据以查找详细信息。

二极管需要一个特定电压电平来打开并允许电流在正向偏压中流动。大多数约为0.6V。如果我们施加小于此电压,它将不会打开以允许电流流动。但是,随着我们增加过去,可以流动的电流量将迅速增加。

二极管电压示例

二极管还将提供电压降入电路。例如,当我将该二极管添加到安装到面包板的简单LED电路中时,我会获得0.71V的电压降读数。

为什么我们使用它们

如上所述,我们使用二极管来控制电路中电流流动的方向。例如,如果电源连接到前部,则可以保护我们的电路。二极管可以阻挡电流并保持组件安全。

我们还可以使用它们将AC转换为DC。如您所知,交流或交流电流向电子向前移动,并向后创建具有正半和负半的正弦波,但直流或直流移动电子在一个方向上,在正区域中提供扁平线。

如果我们将变压器的初级侧连接到AC电源,然后将次级侧连接到单个二极管,二极管只会允许波浪通过的一半,并且它会阻挡相反方向的电流。因此,电路仅经历循环的正半部,因此它现在是一个非常粗糙的直流电路,尽管电流脉动,但我们可以改善这一点。

主要例子

一种方法是,如果我们将四个二极管连接到次级侧,我们创建了一个完整的波整流器。二极管控制哪个路径交流电流可以通过阻塞或允许它通过流动。因为我们刚看到正弦波的正半波被允许通过,但这次负面的一半也被允许通过,虽然这被倒置成了一个正面的一半。这为我们提供了更好的直流电源,因为脉动大大降低。但我们仍然可以进一步改善这一点,我们只需在一些电容器中添加以平滑纹波并最终将其变成光滑的线路以密切模拟DC。

四个二极管连接

我们涵盖了电容器如何在我们之前的文章中详细工作,请检查这里

如何测试二极管

要测试二极管,我们将需要一个带有二极管测试设置的万用表,符号将如下所示。我们强烈建议您在工具包中有一个良好的万用表,以帮助您学习和诊断问题。

所以我们带我们的二极管和万用表。我们用一条线将黑线连接到二极管的末端。然后我们将红色电线连接到另一端。当我们这样做时,我们应该在屏幕上进行读取。

例如,该型号1N4001二极管可读取0.516V。这是打开二极管所需的最小电压,以允许电流流动。

如果我们现在反转连接到二极管的引线,我们应该在屏幕上看到oL,表示外部限制。这告诉我们它无法做出衡量标准,这是一件好事,因为它测量它无法完成电路,所以二极管正在进行它的作业。

如果我们在这两种配置上获得读取连接,则组件出现故障,不应使用。

有缺陷的组成部分

为了在电路电路中测试二极管,我们只需将万用表移动到DC电压函数中,然后将黑色探头放入条纹端,红色探针到黑色末端。这将为我们提供例如0.71V的读数,这是电压降。


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