二極管在使用過程中可能出現(xiàn)多種失效模式,常見的包括開路、短路、性能退化等。正向電流過大或反向電壓超過額定值,會(huì)導(dǎo)致二極管過熱燒毀,出現(xiàn)開路故障;PN 結(jié)擊穿后若電流不受限制,可能造成長久性短路。此外,長期工作在高溫、高濕度環(huán)境下,二極管的性能會(huì)逐漸退化,如正向壓降增大、反向漏電流增加。故障診斷時(shí),可使用萬用表的二極管檔測量其正向壓降和反向電阻,正常情況下,正向壓降應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi),反向電阻趨于無窮大;對(duì)于復(fù)雜電路中的二極管,可通過示波器觀察其電壓、電流波形,判斷是否存在異常。預(yù)防二極管失效需在電路設(shè)計(jì)階段合理選型,確保工作條件在器件額定范圍內(nèi),并采取適當(dāng)?shù)纳帷⒎雷o(hù)措施,延長二極管的使用壽命,保障電路穩(wěn)定運(yùn)行。肖特基二極管以低正向壓降和高開關(guān)速度著稱,在低壓大電流電路中有效降低功率損耗。TIP112 MOS(場效應(yīng)管)
變?nèi)荻O管利用了 PN 結(jié)的電容隨反向電壓變化的特性。當(dāng)反向電壓增大時(shí),PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變寬,等效電容減?。环粗?,反向電壓減小時(shí),電容增大。在電子調(diào)諧電路中,變?nèi)荻O管被廣泛應(yīng)用。例如在收音機(jī)的調(diào)諧電路里,通過改變加在變?nèi)荻O管兩端的電壓,調(diào)整其電容值,從而改變 LC 諧振回路的諧振頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率電臺(tái)信號(hào)的接收。在電視機(jī)的高頻頭中,變?nèi)荻O管同樣用于頻道調(diào)諧,使電視能夠準(zhǔn)確接收不同頻道的節(jié)目信號(hào),為用戶提供豐富的視聽選擇,在電子設(shè)備的頻率調(diào)節(jié)和信號(hào)處理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。STW16NM50N穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū),可穩(wěn)定電路電壓,常用于穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)。
快恢復(fù)二極管的主要特點(diǎn)是反向恢復(fù)時(shí)間短,一般在幾百納秒以內(nèi),相較于普通二極管有大幅提升。這一性能優(yōu)勢使其在開關(guān)電源等需要快速開關(guān)動(dòng)作的電路中得到廣泛應(yīng)用。在開關(guān)電源的整流電路,功率開關(guān)管頻繁導(dǎo)通和截止,產(chǎn)生高頻脈沖電壓??旎謴?fù)二極管能夠迅速響應(yīng)開關(guān)管的動(dòng)作,在開關(guān)管截止時(shí)快速截止,減少反向恢復(fù)電流帶來的能量損耗和電壓尖峰,提高電源的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。同時(shí),其快速開關(guān)特性有助于減小電源的體積和重量,滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)高效、小型化電源的需求,在各類電子設(shè)備的電源模塊中占據(jù)重要地位。
整流電路是二極管最常見的應(yīng)用領(lǐng)域之一。在交流 - 直流轉(zhuǎn)換過程中,二極管發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在簡單的半波整流電路中,當(dāng)交流電源處于正半周時(shí),二極管正向?qū)ǎ娏魍ㄟ^負(fù)載電阻,在負(fù)載兩端產(chǎn)生一個(gè)正向的電壓;當(dāng)交流電源處于負(fù)半周時(shí),二極管反向截止,負(fù)載中沒有電流通過。這樣,在負(fù)載電阻兩端就得到了一個(gè)單向脈動(dòng)的直流電壓。全波整流電路則利用了兩個(gè)二極管,將交流電源的正負(fù)半周分別進(jìn)行整流,得到的直流電壓脈動(dòng)更小。而橋式整流電路使用四個(gè)二極管,它可以在不改變輸入交流電源的情況下,更高效地將交流轉(zhuǎn)換為直流。通過這些整流電路,能夠?qū)⒉环€(wěn)定的交流電源轉(zhuǎn)換為相對(duì)穩(wěn)定的直流電源,為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。二極管封裝形式多樣,有插件式(如 DO-41)與貼片式(如 SMD 0805)等。
太陽能二極管,也稱為光伏二極管,其工作原理基于光電效應(yīng)。當(dāng)太陽光照射到光伏二極管的 PN 結(jié)時(shí),光子能量被吸收,產(chǎn)生電子 - 空穴對(duì)。在 PN 結(jié)內(nèi)電場的作用下,電子和空穴分別向 N 區(qū)和 P 區(qū)移動(dòng),從而在 PN 結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢,實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換。在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,大量的光伏二極管組成光伏板,將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電,為各類用電設(shè)備供電。這種可再生能源利用方式具有清潔、環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,光伏二極管的光電轉(zhuǎn)換效率不斷提高,成本逐漸降低,在全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中占據(jù)越來越重要的地位,為緩解能源危機(jī)和應(yīng)對(duì)氣候變化提供了有力支持。整流二極管可將交流電轉(zhuǎn)為直流電,普遍用于電源適配器、充電器等設(shè)備。STW16NM50N
硅二極管正向?qū)妷焊哂阪N二極管,穩(wěn)定性更強(qiáng),工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用更廣。TIP112 MOS(場效應(yīng)管)
雙向觸發(fā)二極管是一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二極管,無論其兩端加正向電壓還是反向電壓,當(dāng)電壓達(dá)到一定值(轉(zhuǎn)折電壓)時(shí),二極管都會(huì)導(dǎo)通。在觸發(fā)電路中,雙向觸發(fā)二極管常用于晶閘管(可控硅)的觸發(fā)控制。例如在交流調(diào)光電路中,通過控制雙向觸發(fā)二極管的導(dǎo)通時(shí)刻,進(jìn)而控制晶閘管的導(dǎo)通角,實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的調(diào)節(jié),從而達(dá)到調(diào)節(jié)燈光亮度的目的。在一些電機(jī)調(diào)速電路、功率控制電路中,雙向觸發(fā)二極管也發(fā)揮著類似的作用,通過精確控制電路的觸發(fā)時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)對(duì)電路功率的調(diào)節(jié)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,是實(shí)現(xiàn)電路靈活控制的重要器件之一。TIP112 MOS(場效應(yīng)管)