整流二極管電路工作和其應用

二極管是廣泛使用的半導體器件。整流二極管是雙引線半導體，允許電流僅在一個方向上通過。通常，PN結二極管通過將n型和p型半導體材料連接在一起而形成。P型側稱為陽極，n型側稱為陰極。許多類型的二極管用于廣泛的應用。整流二極管是電源中的重要組成部分，用于將交流電壓轉換為直流電壓。所以齊納二極管被用于電壓調節，防止電路內的直流電源不希望的變化。

二極管的象征

整流二極管符號的符號如下所示，箭頭指向傳統電流的方向。

整流二極管符號

整流二極管電路工作

n型和p型材料都采用特殊制造技術進行化學結合，從而形成pn結。該PN結具有兩個可稱為電極的端子，由于這個原因，它被稱為“二極管”（Di-ode）。

如果外部直流電源電壓通過其端子施加到任何電子設備，則稱為偏置。

無偏整流二極管

1.當沒有電壓提供給整流二極管時，它被稱為無偏二極管，N側將具有大部分電子，并且極少數空穴（由于熱激發），而P側將具有多數電荷載流子孔和極少數電子。

2.在這個過程中，來自N側的自由電子將擴散（擴散）到P側，并且重新組合發生在那里存在的空穴中，在N-側留下+ ve固定（不可移動）離子并且在P中產生-ve固定離子。二極管的一面。

3.在接合邊緣附近的n型側不動。類似地，在接合邊緣附近的p型側的固定離子。因此，正離子和負離子的數量將在結處累積。如此形成的該區域稱為耗盡區。

4.在該區域，在二極管的PN結上產生稱為勢壘勢的靜電場。

5.它反對空穴和電子在結點上的進一步遷移。

無偏二極管（無電壓應用）

正向偏置二極管

1.正向偏置：在PN結二極管中，電壓源的正端子連接到p型側，負端子連接到n型側，二極管稱為處于轉發偏置狀態。

2.電子被直流電壓源的負端排斥并向正端子漂移。

3.因此，在施加電壓的影響下，該電子漂移導致電流在半導體中流動。該電流被稱為“漂移電流”。由于多數載流子是電子，n型電流是電子電流。

4.由于空穴是p型的多數載流子，它們被直流電源的正極端子排斥，并通過結點向負極端子移動。因此，p型電流是空穴電流。

5.因此，多數載流子產生的總電流會產生正向電流。

6.常規電流在常規電流方向上從正電流流向負電流的方向與電子流動方向相反。

正向偏置整流二極管

反向偏置二極管

1.反向偏置條件：如果二極管是源極電壓的正極端子連接到n型端，而源極的負極端子連接到二極管的p型端，則沒有電流通過二極管除反向飽和電流外。

2.這是因為在反向偏置條件下，結的耗盡層隨著反向偏置電壓的增加而變寬。

3.盡管由于少數載流子，在二極管中存在從n型流到p型端的小電流。該電流稱為反向飽和電流。

4.少數載流子主要分別是p型半導體和n型半導體中的熱生成電子/空穴。

5.現在，如果二極管上的反向施加電壓持續增加，那么在一定電壓之后，耗盡層將破壞，這將導致巨大的反向電流流過二極管。

6.如果該電流沒有受到外部限制并且超過安全值，則二極管可能會被永久損壞。

7.這些快速移動的電子與器件中的其他原子碰撞，從而從它們中剔除更多的電子。被釋放的電子通過破壞共價鍵進一步從原子釋放出更多的電子。

8.該過程稱為載流子倍增，并且導致通過pn結的電流的顯著增加。相關現象稱為Avalanche Breakdown。

反向偏置二極管

整流二極管的一些應用

二極管有許多應用。以下是二極管的一些典型應用包括：

1.整流電壓，例如將AC轉換為DC電壓

2.隔離電源信號

3.電壓參考

4.控制信號的大小

5.混合信號

6.檢測信號

7.照明系統

8.激光二極管

半波整流器

二極管最常見的用途之一是將交流電壓整流為直流電源。因為二極管只能單向傳導電流，當輸入信號變為負時，就沒有電流。這被稱為半波整流器。

下圖顯示了半波整流二極管電路。

半波整流器

全波整流器

1.甲全波整流二極管電路建立與四個二極管，通過這樣的結構，我們可以使波的兩半陽性。對于輸入的正負循環，存在通過二極管橋的前向路徑。

2.當兩個二極管正向偏置時，另外兩個反向偏置并有效地從電路中消除。兩個傳導路徑都使電流以相同的方向流過負載電阻，從而實現全波整流。

3.全波整流器用于電源，將交流電壓轉換為直流電壓。與輸出負載電阻并聯的大電容可以減少整流過程中的紋波。下圖顯示了全波整流二極管電路。

全波整流器

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