深入电路:全面解析二极管的八大实用功能

出处:网络整理时间:2025-06-16
二极管作为十分常用的基础元器件,在电子电路中发挥着至关重要的作用。本文将详细介绍二极管的一些常见作用,包括防反、整流、稳压、续流、检波、倍压、钳位和包络线检测。

防反


在主回路中串联一个二极管,利用其单向导电的特性,能够实现简单可靠的低成本防反接功能电路。这种低成本方案通常适用于小电流的场合,例如小玩具等。然而,由于二极管导通时会有一个 0.7V(硅管)的导通压降,在实际电流很大的情况下,会产生热损耗,导致发热。而且,如果反接的电压很大,超过反向截止电压,会击穿二极管本身,使其失效,无法起到保护后级电路的作用。在小电流应用中,这种简单的防反电路具有成本低、结构简单的优点,但在大电流或高反接电压的情况下,需要考虑采用其他更可靠的防反保护方案。


整流


整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电,这就是交流电的整流过程。整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压,而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压,习惯上称单向脉动性直流电压。整流是电源电路中常见的功能,通过整流二极管将交流电转换为直流电,为后续的电路提供稳定的直流电源。不同类型的整流电路,如半波整流、全波整流和桥式整流,具有不同的特点和应用场景。

稳压


具备稳压作用的二极管叫做稳压二极管,英文名称 Zener diode,又叫齐纳二极管。它利用 PN 结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变。稳压二极管在电子电路中常用于稳定电压,为电路提供稳定的参考电压。例如,在一些对电压稳定性要求较高的电路中,如精密仪器、传感器电路等,稳压二极管可以有效地抑制电压波动,保证电路的正常工作。

续流


续流二极管通常并联在线圈(感性元器件)的两端。线圈在通过电流时,会在其两端产生感应电动势。当电流消失时,其感应电动势会对电路中的元件产生反向电压。当反向电压高于元件的反向击穿电压时,会损坏元件,如三极管等。续流二极管并联在线圈两端,当流过线圈中的电流消失时,线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉,从而保护了电路中其他元件的安全。在一些包含电感元件的电路中,如电机驱动电路、开关电源电路等,续流二极管是必不可少的保护元件。

检波


峰值检波电路是对输入信号幅值的值进行检测。其工作原理是:当输入电压幅度大于二极管正向电压时,二极管导通,输出电压加在电容 C1 上,电容两端充电完毕。当输入电压幅值低于先前输入电压幅值时,二极管处于反偏截止状态。此时,电容两端的电压基本保持不变;若再输入信号,输入电压幅度必须高于此时电容两端的电压(即加在二极管的正向电压),二极管才能导通。检波电路在通信、雷达等领域有着广泛的应用,用于提取信号的幅值信息。

倍压


以 2 倍压电路原理图为例,其工作过程如下:电源负半周时,二极管 D1 导通,D2 截止,电流从电源下端流出经过 D1、C1 回到电源,因此电容 C1 右正左负。电源正半周时,电容 C1 上的电压叠加电源电压,使二极管 D2 导通,二极管 D1 截止,电容 C2 上正下负,峰值电压可达 2 倍电源的峰值电压,即实现二倍压。倍压电路可以在不改变电源电压的情况下,通过二极管和电容的组合,将电压提升到原来的倍数,满足一些特定电路对高电压的需求。

电压钳位


在一些 ADC 检测电路中会用两个二极管进行钳位保护。原理很简单,0.7V 为 D1 和 D2 的导通压降,Vin 进来的电压大于等于 3.3V + 0.7V 时,D35 导通,Vout 会被钳位在 4V;Vin 小于等于 - 0.7V 时,Vout 被钳位在 - 0.7V 左右。电压钳位电路可以限制电路中某一点的电压范围,防止电压过高或过低对电路元件造成损坏。在 ADC 检测电路中,钳位保护可以确保输入到 ADC 的电压在其允许的范围内,提高测量的准确性和可靠性。

包络线检测


电路结构设计要点是 RC 的时间常数需远大于载频的周期,又要远小于调制信号的周期。包络线检测在通信和信号处理领域有着重要的应用,用于提取调制信号的包络信息,实现信号的解调。通过合理选择 RC 时间常数,可以准确地检测出信号的包络线,从而恢复出原始的调制信号。
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