在查看電子元器件時，很容易忽略不起眼的二極管，它們沒有隧道、Gunn、變?nèi)荻O管、齊納二極管和雪崩二極管，甚至LED中的任何特殊部件，相反，它們只是電流的單向閥。以一種方式將它們連接起來，電流就會流動。它們將交流電整流為直流電，電源充滿了它們。當電流流動時，它們兩端的電壓非常恒定。但關閉二極管并沒有那么快。他們還有一個隱藏的技能，他們也可以充當開關。這應該不會太令人震驚，畢竟快速瀏覽通用二極管的許多數(shù)據(jù)表應該會發(fā)現(xiàn)它們是開關二極管，那么二極管開關是如何工作的呢?關鍵在于之前提到過的那個單向閥。信號可以通過正向偏置的二極管打開，然后通過將二極管置于反向偏置來關閉。
1.什么是開關二極管
開關二極管是一種半導體二極管，它們是專門為電路上的“開”和“關”而設計和制造的，顧名思義，就是指具有開關功能的二極管。該二極管具有在正向施加電壓時通過電流(ON)和在反向施加電壓時停止(OFF)電流的性能。與其它二極管相比，反向恢復時間較短，即開關二極管從導通狀態(tài)到完全關斷狀態(tài)所用的時間較短，常見的開關二極管有2AK、2DK等系列，它的特點是運行速度非常快(以納秒為單位，而對于更高的電壓則為微秒)，開關二極管具有極低的結電容，因此開關時間非常短。開關二極管主要應用于電子計算機，脈沖，開關電路。
圖1 開關二極管
2.開關二極管的種類
開關二極管分為普通開關二極管、高速開關二極管、超高速開關二極管、低功耗開關二極管、高反壓開關二極管、硅電壓開關二極管等多種。
普通開關二極管：常用的國產(chǎn)普通開關二極管有2AK系列鍺開關二極管，表4-8為2AK系開關二極管的主要參數(shù)。
高速開關二極管：高速開關二極管較普通開關二極管的反向恢復時間更短，開、關頻率更快。常用的國產(chǎn)高速開關二極管有2CK系列。進口高速開關二極管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面安裝)。
超高速開關二極管：常用的超高速開關二極管有1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面封裝)。
低功耗開關二極管：低功耗開關二極管的功耗較低，但其零偏壓電容和反向恢復時間值均較高速開關二極管低。常用的低功耗開關二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封)。
高反壓開關二極管：高反壓開關二極管的反向擊穿電壓均在220V以上，但其零偏壓電容和反向恢復時間值相對較大。常用的高反壓開關二極管有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封)。
硅電壓開關二極管：硅電壓開關二極管是一種新型半導體器件，有單向電壓開關二極管和雙向電壓開關二極管之分，主要應用于觸發(fā)器、過壓保護電路、脈沖發(fā)生器及高壓輸出、延時、電子開關等電路。單向電壓開關二極管也稱轉(zhuǎn)折二極管，郵PnPN四層結構的硅半導體材料組成，其正向為負阻開關特性(指當外加電壓升高到正向轉(zhuǎn)折電壓值時，開關二極管由截止狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)，即由高阻轉(zhuǎn)為低阻)，反向為穩(wěn)定特性。雙向電壓二極管由NPnPN五層結構的硅半導體材料組成，其正向和反向均具有相同的負阻開關特性。
3.開關二極管的工作原理
在半導體二極管通導時，相當于開關閉合(電路導通)，當它關斷時，就相當于打開了開關(電路關閉)，由于半導體二極管的單向?qū)ㄌ匦裕琍N在正偏壓下導通，導通狀態(tài)的電阻很小，大約幾十到幾百歐姆，在反向偏置下，它是關閉的，它的電阻很大，一般的硅二極管在10MΩ以上。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流通斷的作用，使其成為理想的電子開關。
圖2 開關二極管的結構
4.開關二極管的應用電路分析
為了說明基本的二極管開關，我們準備了幾個簡化的電路圖。第一個顯示陽極通過R1接地，陰極連接到Vcc電源軌。二極管處于反向偏置，沒有電流流過它。施加到C1的交流電壓將出現(xiàn)在陽極，但不會出現(xiàn)在陰極和通過C2的輸出。在這種情況下，開關是關閉的。
第二張圖顯示了一個非常相似的電路，但電阻連接到相反的電源線。陽極現(xiàn)在連接到Vcc軌，陰極接地。電流流過二極管，它是正向偏置的。因此，施加到C1的交流電壓將出現(xiàn)在二極管的陽極和陰極，并將通過C2到達輸出。開關已打開。這是一個簡化的電路，但不是很多。實用的二極管開關通常通過將二極管的一側保持在偏置點來工作，這樣當邏輯電平施加到另一點時，它會將二極管從正向偏置切換到反向偏置，從而允許電子控制開關。換句話說，將二極管的一端放在中間，將另一端高低擺動。
圖3 在正向偏置打開位置的簡化二極管開關
圖4 處于反向偏置關斷位置的簡化二極管開關
特別是對于RF電路，還可以在偏置線路中找到RF扼流圈，以阻止RF進入電源和邏輯電路。本質(zhì)就在圖中，二極管開關真的這么簡單。甚至可以通過將單個二極管開關并聯(lián)到單個偏置點來制作多路開關。但這并不是簡單二極管在開關方面的能力限制，所以我們現(xiàn)在將考慮更多的應用。
5.開關二極管的常見問題
5.1哪個二極管用于快速開關?
肖特基二極管
5.2二極管和開關有什么區(qū)別?
二極管只允許一個方向的電流流動。在正向，它始終為ON。在反方向它總是關閉。一個開關允許在兩個方向上打開，當關閉時，它不允許在任何方向上。
5.3開關二極管用在什么地方?
開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點。廣泛應用于電子設備的開關電路、檢測電路、高頻和脈沖整流電路、自動控制電路等。
5.4開關二極管有什么用?
開關二極管適用于開關高達100mA的小信號，用作整流器。相比之下，整流二極管用于交流線路整流(從交流電到直流電)。開關二極管設計用于處理低于幾十伏的電壓。
5.5開關二極管正負極怎么判斷?
最簡單的方法是使用萬用表來測試極性，將萬用表轉(zhuǎn)到二極管設置(通常由二極管符號表示)，然后將每個探頭接觸到LED端子之一。如果LED亮起，則正極探針接觸陽極，負極探針接觸陰極。
結語
以上就是關于開關二極管工作原理及電路圖的介紹了，二極管是非常有用的元件，廣泛應用于現(xiàn)代技術中。盡管LED可能是普通人最廣為人知的應用，但迄今為止最常見的應用是使用二極管將交流電源整流為直流電源。使用二極管，可以創(chuàng)建不同類型的整流器電路，其中最基本的是半波、全波中心抽頭和全橋整流器。這些在電子電源中非常重要，例如筆記本電腦的充電器，來自主電源的交流電流必須轉(zhuǎn)換為直流電流，然后才能存儲。
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