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二極管的前世今生

發(fā)布時間:2020-04-11

 電子二極管結(jié)構(gòu):陽極、陰極、燈絲、真空管組成,也叫真空二極電子管。燈絲的作用是加熱陰極,使其內(nèi)部熱運動增強,陰極是由金屬組成,我們知道金屬內(nèi)的自由電子的運動受溫度影響較大,當(dāng)溫度增加時會有自由電子從其表面逸出,這就叫做電子的熱發(fā)射,不同金屬的熱發(fā)射電子的能力不同,我們在陰極上涂抹容易發(fā)射電子的物質(zhì)。當(dāng)中陽極施加正電壓后,就會在陽極、陰極之間形成電場,電場方向由陽極指向陰極,陰極逸出的電子就會在電場力的作用下向陽極運動,這樣就形成了電流,電流方向由陽極指向陰極,與自由電子運動方向相反。當(dāng)在陽極施加負(fù)電荷后,會阻擋電子的運動,這樣就不會形成電流,這就是二極電子管的工作原理,它有很好的單向?qū)щ娦裕@一點上比晶體二極管要強,但其可以通過的電流較小,陽極電壓較高。用它的這個特性可以用來整流,為了發(fā)揮其整流效果,人們將陽極做成兩個這樣就可以組成雙二極管,共用一個陰極,可以用來做全波整流。
    電子二極管電子管實物和電子管一樣,晶體二極管最明顯的特征也是單向?qū)щ娦?。不同的是晶體二極管單向?qū)щ姷脑聿皇强繉﹄娮拥臒峒ぐl(fā),而是靠一個PN結(jié)(也叫空間電荷區(qū))來實現(xiàn)。它的導(dǎo)電是由多子空穴、電子兩種電荷形成的,這兩種電荷運動方向相反,在正偏條件下(p區(qū)接電源正極,n區(qū)接電源負(fù)極),這種情況下外加電壓與pn結(jié)內(nèi)電場方向相反互相抵消,p型半導(dǎo)體內(nèi)的多子空穴向負(fù)極方向定向移動(異性相吸),n型半導(dǎo)體內(nèi)的多子電子向電源正極方向定向移動,二者在移動過程中不斷復(fù)合消失,這樣就形成了正向電流,方向由p區(qū)指向n區(qū);當(dāng)外加電壓極性相反時,也即反偏時(p區(qū)接電源負(fù)極,n區(qū)接電源正極),pn結(jié)內(nèi)電場寬度增加,p區(qū)內(nèi)的少子電子向電源正極移動,n區(qū)內(nèi)的少子空穴向負(fù)極移動,這樣就形成了反向電流;因為少子的濃度很低,所以方向電流很小。

    晶體二極管的PN結(jié)二極管的基本特性單向?qū)щ?,電流只能從P區(qū)流向N區(qū),或電流只能從正極流向負(fù)極。有正向?qū)ㄩT檻電壓(鍺0.2~0.3V,硅0.6~0.7V)它正常工作時會產(chǎn)生相應(yīng)的壓降(同上),會耗散相應(yīng)的功率。根據(jù)歐姆定律P=UI假設(shè)硅二極管壓降0.6V當(dāng)它通過1A的電流時則會耗散0.6W的功率,所以在一些低壓大電流的開關(guān)電源當(dāng)中輸出都會使用成本更高的場效應(yīng)管同步整流,如果用普通整流二極管的話會嚴(yán)重拉低整機的工作效率。它的工作壓降與其溫度成正比,也就是說它的工作溫度越高壓降也就會越大。

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