3.4　二极管

二极管是常用的半导体组件之一。由于其具有单向导电的特性，使得二极管广泛应用于整流、检波、保护、稳压等电路中，是电子工程上用途最广的元件之一。

3.4.1　二极管的图形符号与标示

普通二极管在电路中常用字母“D”、“V”、“VT”或“VD”表示，稳压二极管在电路中用字母“ZD”表示。二极管在电路原理图中的符号如图3-32所示。

二极管在电路原理图中及印制板图中的标示如图3-33所示。

3.4.2　二极管伏安特性——单向导电性

二极管具有单向导电性。当正向电压足够大时，二极管的正向电流从零开始随端电压按指数规律增大。使二极管开始导通的临界电压称为开启（起始）电压Uon。不同材料的小功率二极管开启电压，正向导通电压范围不同，如表3-1所示。

二极管两端所加电压与电流的关系称为二极管伏安特性。下面用仿真图来验证二极管伏安特性，图3-34（a）是仿真原理图（硅管），电流探针加到电路回路中，就会得到直流分析图表；图3-34（b）是仿真直流分析图表。

从图3-34（b）中可以看出：①当所加电压在-800～0mV（反向电压）时，二极管没有导通，说明二极管是单向导通的（反向不导通）；②当所加电压在0～50mV（正向电压）时，二极管依然没有导通，这是因为加载在二极管上的正向电压还没有达到开启电压Uon；③当所加电压在50～800mV（正向电压）时，通过二极管的电流呈指数规律变化，从图中可以看到导通电压应该在0.6～0.8V。

3.4.3　整流二极管

把交流电整形成脉动直流电的电路称为整流电路，应用于整流电路的二极管称为整流二极管。

二极管整流及仿真电路如图3-35所示。

3.4.4　开关、限幅二极管

（1）开关二极管的应用

如图3-36所示是一个交直流供电电路，当用直流从插座DC输入时，为防止输入的直流电源反极性，在直流输入端设置有开关二极管VD5。当正极输入到插座的动触头时，开关二极管处于正偏而导通，进行直流供电；当负极输入到插座的动触头时，开关二极管处于反偏而截止，断开直流供电，防止后级电路因插头的电源极性不正确而造成损坏。

（2）限幅二极管的应用

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变，即硅管为0.7V，锗管为0.3V，利用二极管的这一特性，就可以把二极管在电路中作为限幅元件，将信号幅度限制在一定的范围内，这种电路在电路保护方面用途较多。

如图3-37所示是二极管的限幅应用电路图。

图3-37（a）是一个最简单的二极管限幅电路，在输入端没有信号时，由于两只二极管是反向连接的，所以其输出信号的幅度为零；当有脉冲信号送至输入端时，若该脉冲信号的幅度没有超过二极管的导通电压，则信号正常输出；若该信号的幅度超过二极管的导通电压时，则输出信号将会被限制在+0.7V和-0.7V之间（用的是硅二极管）。

图3-37（b）为二极管限幅的典型应用电路。该电路中的二极管VD1可以把三极管VT1的集电极电压限制在5.6V。

图3-38是利用二极管作为正向限幅器的电路图。所谓限幅器是限制输出电压的幅度。在电子线路中，常用二极管限幅电路对各种信号进行处理，其作用是让信号在预置的电平范围内，有选择性地传输一部分。

3.4.5　二极管检波

如图3-39所示为一超外差式收音机的检波电路。第二级中放输出的中频调幅波加到二极管的负极，其负半周通过二极管，正半周截止，再由RC滤波器滤除其中的高频成分，输出的就是调制在载波上的音频信号，这个过程称为检波。

3.4.6　稳压二极管

单稳压二极管构成的典型直流稳压电路如图3-40所示。

3.4.7　保护二极管

如图3-41所示是继电器驱动电路中的二极管保护电路，电路中的K是继电器，三极管VT的驱动管，二极管VD是保护二极管，电容C、电阻R构成继电器内部开关触点的消火华电路。

继电器内部具有线圈的结构，所以它在断电时会产生电压很大的反向电动势，会击穿继电器的驱动三极管，为此要在继电器驱动电路中设置二极管保护电路，以保护继电器的驱动管。

3.4.8　变容二极管

变容二极管的特点是结电容与加到管子上的反向电压大小成反比，即在一定范围内，反向电压越低，结电容越大；反向电压越高，结电容越小，可利用这种特性作为可变电容使用。

变容二极管常用于电视机、手机等调谐电路、振荡电路和自动频率控制电路中，如在电视机的频道选择器（高频头）中，通过变容二极管来选择电视频道，其原理图如图3-42所示。

电容C1与变容二极管VD1串联，然后与L1并联组成了LC振荡电路。当可变正电压通过R1送至变容二极管的负极时，变容二极管得到变化的正偏电压，变容二极管就相当于可变电容与C1串联，使整个LC振荡回路内容量发生变化，从而使LC振荡的频率也处于变化状态。