基于二极管的单向导电设计多种应用电路

本文中，小编将基于二极管的单向导电设计多种应用电路，如果你想对二极管应用电路的详细情况有所认识，或者想要增进对二极管的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、二极管PN结单向导电性

二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。

晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于PN结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。

当外加的反向电压高到一定程度时，PN结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。PN结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

在PN结外加正向电压V，在这个外加电场的作用下，PN结的平衡状态被打破，P区中的空穴和N区的电子都往PN结方向移动，空穴和PN结P区的负离子中和，电子和PN结N区的正离子中和，这样就使PN结变窄。随着外加电场的增加，扩散运动进一步增强，漂移运动减弱。当外加电压超过门槛电压，PN结相当于一个阻值很小的电阻，也就是PN结导通。

二、基于二极管的单向导电设计多种电路

1、限幅

如上图所示，当输入电压VIN处于正半周期，而且大于或等于0.7V的时候，二极管D1是会正向导通的，这个时候输出电压VOUT便会被限制或者“钳位”在0.7V左右。

还有当输入电压VIN处于负半周期时，二极管D1是处于截止状态的，相当于电流是反向流动的。在这种情况时，输出电压VOUT和输入电压VIN相同，这便着输出电压VOUT的波形是会跟随输入电压VIN的变化而变化的。

有了上图的经验，我们还可以根据上面的限辐电路的原理，设计出如下的双向限辐电路。

如上图，当输入电压处于正半周期且大于等于0.7V时，输出电压始终会被钳位在0.7V左右，

当输入电压处于负半周期且大于等于0.7V时，输出电压始终会被钳位在-0.7V左右。

通过以下方法来设计出不同大小的限幅电压：

便是在电路当中加上偏置电压VBIAS之后，因此只有当输入电压VIN大于或者等于VBIAS的时候，二极管才能够导通。这个时候，输出的电压VOUT便会被钳位在0.7V加上VBIAS的值上面。

2、钳位

在以下的二极管与电容的组合的钳位电路的分析当中，我们假设RC时间常数很大，使输出波形不会失真。还有，我们忽略二极管的导通压降。

当输入电压Vin处于负半周期而且为负值的时候，电流便会按照红色箭头所指的方向流动。这个时候，二极管是会导通的，电容由开始逐渐充电直至充到电压V。这个过程当中，输出电压Vout为0。

当输入电压Vin处于正半周期而且为正值的时候，电流会按照蓝色箭头所示的方向流动。这个时候，二极管是会截止的，输出电压Vout等于电容上的电压加上正半周电压V，因此此时Vout的电压值为2V。

以上便是小编此次想要和大家共同分享的内容，如果你对本文内容感到满意，不妨持续关注我们网站哟。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day！