二極管的基礎(chǔ)知識(shí)

這純屬補(bǔ)課的東西，能不能看，用不用的到，看官自己決定。

固體鉭電容是將鉭粉壓制成型,在高溫爐中燒結(jié)成陽(yáng)極體,其電介質(zhì)是將陽(yáng)極體放入酸中賦能,形成多孔性非晶型Ta2O5介質(zhì)膜,其工作電解質(zhì)為硝酸錳溶液經(jīng)高溫分解形成MnO2,通過(guò)石墨層作為引出連接用。

容量較小、價(jià)格也比鋁電容貴，而且耐電壓及電流能力較弱。它被應(yīng)用于大容量濾波的地方，像CPU插槽附近就看到鉭電容的身影，多同陶瓷電容，電解電容配合使用或是應(yīng)用于電壓、電流不大的地方。

①額定容量，即容值[uF]；

②DC，直流漏電流[uA]；

③損耗[%]，耗散因子(DF值)；

④ESR，等效串聯(lián)電阻，[Ω]

一般鉭電容能承受的浪涌電壓大約為額定電壓或類別電壓的1.3倍，超過(guò)浪涌電壓很容易導(dǎo)致Ta2O5介質(zhì)的擊穿，下表出示了一般固體鉭電容在25℃&85度℃，125℃浪涌電壓值。

一般不允許對(duì)鉭電容施加反向電壓，并且不可在純交流的環(huán)境中應(yīng)用，若在不得以情況下允許時(shí)間小量的反向電壓。25℃環(huán)境下：小于或等于10%Ur或1V（取較小者）

穩(wěn)壓二極管也叫穩(wěn)壓管，它在電路中一般起到穩(wěn)定電壓的作用，也可以為電路提供基準(zhǔn)電壓值。穩(wěn)壓二極管使用特殊工藝制造，這種工藝使它在反向擊穿時(shí)仍然可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，不損壞，而工作在反向擊穿狀態(tài)的穩(wěn)壓管只要工作電流保持在一定范圍，則它兩端電壓波動(dòng)的范圍就很小，穩(wěn)壓管正是利用這個(gè)特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的。

英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。利用PN結(jié)反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象，制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓上使用，通過(guò)串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。

穩(wěn)壓管在電路應(yīng)用中一般要串聯(lián)一個(gè)限流電阻，用來(lái)保護(hù)穩(wěn)壓管，避免工作電流過(guò)大導(dǎo)致?lián)p壞，另外通過(guò)選定合理的限流電阻值，也可以避免穩(wěn)壓管工作電流過(guò)小而進(jìn)入反向截止區(qū)，失去穩(wěn)壓效果。所以說(shuō)這個(gè)限流電阻R即起到保護(hù)作用，也起到設(shè)定合適工作電流的作用。

在限流電阻值固定的情況下，能影響到穩(wěn)壓管工作電流的因素有兩個(gè)，一是輸入端電壓UI的波動(dòng)，另一個(gè)是負(fù)載電阻RL大小的變化?，F(xiàn)在我們假設(shè)一種情況：即輸入電壓UI不變，但負(fù)載電阻RL變小時(shí)是如何穩(wěn)壓的。

由于負(fù)載電阻RL變小會(huì)直接導(dǎo)致負(fù)載通路的電流IR變大，所以流過(guò)限流電阻的電流IR會(huì)增大，導(dǎo)致限流電阻壓降增大，所以穩(wěn)壓管兩端電壓（即負(fù)載電阻兩端電壓UO）變小，導(dǎo)致穩(wěn)壓管電流IDZ減小，這又會(huì)引起限流電阻電流減小，所以限流電阻電壓當(dāng)然也會(huì)隨之減小，最終導(dǎo)致穩(wěn)壓管電壓又增大，即負(fù)載電阻兩端電壓增大。這個(gè)過(guò)程的核心是穩(wěn)壓管端電壓變小導(dǎo)致穩(wěn)壓電流減小，從而把穩(wěn)壓管兩端電壓又重新推高。具體變化過(guò)程如下圖8所示：

續(xù)流二極管（flyback diode），有時(shí)也稱為飛輪二極管或是snubber二極管，是一種配合電感性負(fù)載使用的二極管，當(dāng)電感性負(fù)載的電流有突然的變化或減少時(shí)，電感二端會(huì)產(chǎn)生突變電壓，可能會(huì)破壞其他元件。配合續(xù)流二極管時(shí)，其電流可以較平緩地變化，避免突波電壓的發(fā)生。

續(xù)流二極管經(jīng)常和儲(chǔ)能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。電感可以經(jīng)過(guò)它給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變，起到平滑電流的作用。在開關(guān)電源中，就能見到一個(gè)由二極管和電阻串連起來(lái)構(gòu)成的的續(xù)流電路。這個(gè)電路與變壓器原邊并聯(lián)。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲(chǔ)存的能量，防止感應(yīng)電壓過(guò)高，擊穿開關(guān)管。一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管就可以了，用來(lái)把線圈產(chǎn)生的反向電勢(shì)通過(guò)電流的形式消耗掉，可見“續(xù)流二極管”并不是一個(gè)實(shí)質(zhì)的元件，它只不過(guò)在電路中起到的作用稱做“續(xù)流”

不使用pn結(jié)，而是使用某種金屬與n型半導(dǎo)體結(jié)作為二極管。這種結(jié)叫做肖特基結(jié)。肖特基二極管的VF非常小，而且不使用空穴，因此非常高速，這一點(diǎn)可以說(shuō)達(dá)到理想狀態(tài)，但是因?yàn)榉聪螂娏鱅R大，所以不適合用作高耐壓元件。

不同二極管種類的靜態(tài)特性差異

肖特基二極管的最大特點(diǎn)是正向壓降小，反向恢復(fù)時(shí)間短。肖特基二極管的開啟電壓低，電荷儲(chǔ)存效應(yīng)小，適于高頻工作。同樣的電流情況下，它的正向壓降要比普通二極管小許多。

所以肖特基二極管與普通二極管最明顯的區(qū)別有以下幾點(diǎn)：

1、肖特基二極管正向?qū)▔航当绕胀ǘO管低，所以低功耗。

2、肖特基二極管反向恢復(fù)時(shí)間比普通二極管短，所以工作頻率更高。

3、肖特基二極管反向耐壓比普通二極管低，一般低于200V。

4、肖特基二極管比普通的二極管通過(guò)的電流強(qiáng)。

5、肖特基二極管比普通二極管的結(jié)電容小。

6、肖特基二極管可以通過(guò)高頻電流。

肖特基二極管并聯(lián)在線兩端,當(dāng)流過(guò)線圈中的電流消失時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉.從而保護(hù)了電路中的其它原件的安全.續(xù)流二極管在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端,當(dāng)電感線圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不立即消失,此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過(guò)一個(gè)肖特基二極管釋放,起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。電感線圈、繼電器、可控硅電路等都會(huì)用到續(xù)流二極管防止反向擊穿現(xiàn)象。凡是電路中的繼電器線圈兩端和電磁閥接口兩端都要接續(xù)流二極管。接法如上面的圖，肖特基二極管的負(fù)極接線圈的正極，肖特基二極管的正極接線圈的負(fù)極。不過(guò)，你要清楚，續(xù)流二極管并不是利用肖特基二極管的反方向耐壓特性，而是利用肖特基二極管的單方向正向?qū)ㄌ匦浴?/p>

普通二極管如1N4007就可以作為續(xù)流二極管，不過(guò)，最好是用快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管。

快速恢復(fù)二極管可以用：FR107、1N4148

肖特基二極管可以用：1N5819

一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管，如FR254、FR255、FR256、FR257、1N5204、1N5205、1N5206、1N5207、1N5208、1N5404、1N5405、5406、5407、5408等。

（1） 續(xù)流二極管是防止直流線圈斷電時(shí)，產(chǎn)生自感電勢(shì)形成的高電壓對(duì)相關(guān)元器件造成損害的有效手段

（2） 續(xù)流二極管的極性不能接錯(cuò)，否則將造成短路事故

（3） 續(xù)流二極管對(duì)直流電壓總是反接的，即二極管的負(fù)極接直流電的正極端

（4） 續(xù)流二極管是工作在正向?qū)顟B(tài)，并非擊穿狀態(tài)或高速開關(guān)狀態(tài)

二極管的耐壓，就是反向能加多大電壓，續(xù)流二極管在電路中是反向連接的。比如你的電路中，線圈加的是12V，那么你的二極管方向耐壓值就必須要大于12V才行。不過(guò)一般的二極管反向耐壓值都非常高。

二極管的最大正向?qū)娏鳎热?N4148最大正向?qū)娏魇?50mA，那么如果你的線圈電流太大，就會(huì)燒壞續(xù)流二極管。所以1N4148只適合小電流的線圈保護(hù)，比如5V的繼電器。

恢復(fù)二極管，稱為FRD，是一種具有良好開關(guān)特性和較短反向恢復(fù)時(shí)間的半導(dǎo)體二極管。它具有與普通二極管相同的單向?qū)щ娦浴Ｋ饕糜陂_關(guān)電源，脈寬調(diào)制器，逆變器和其他電子設(shè)備。在電路中，它主要用作高頻整流二極管，續(xù)流二極管或阻尼二極管?？焖倩謴?fù)二極管主要特點(diǎn)是這種二極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)到截止所需要的時(shí)間非常短，這個(gè)時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間，反向恢復(fù)時(shí)間比較小的管子可明顯降低開關(guān)時(shí)的功耗．此外還常常被用來(lái)產(chǎn)生快速上升的脈沖信號(hào)．由于二極管高電平過(guò)渡到低電平,或者是從低電平過(guò)渡到高電平,這個(gè)期間的轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng),將嚴(yán)重的影響到電路的速度,最終導(dǎo)致到電路的特性很不好!快速恢復(fù)二極管是介于肖特基和普通2極管之間的，它既有肖特基二極管的導(dǎo)通壓降低（沒有肖特基低），速度快，又有比較高的耐壓（肖特基一般耐壓很低），快恢復(fù)主要用于頻率較高的場(chǎng)合做整流，比如開關(guān)電源的二次整流，用于市電的整流，快恢復(fù)二極管沒有問(wèn)題，但由于快恢復(fù)二極管材料和工藝的原因，它的PN結(jié)較普通整流管要薄，在過(guò)瞬間大電流的能力較普通的為弱，尤其是在濾波電容過(guò)大的情況下，管子電流選擇不當(dāng)會(huì)在一瞬間燒毀快恢復(fù)的PN結(jié)。

三極管的選型：

特征頻率fT：當(dāng)f=fT時(shí)，三極管完全失去電流放大功能。工作頻率大于fT，電路將不正常工作。

工作電壓/電流：用這個(gè)參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍。

hFE：電流放大倍數(shù)β。

VCEO：集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時(shí)的飽和電壓；

PCM：最大允許耗散功率。

1、Icm是集電極最大允許電流，三極管工作時(shí)，當(dāng)它的集電極電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，他的電流放大系數(shù)β將下降。為此規(guī)定三級(jí)電流放大系數(shù)β變化不超過(guò)允許值時(shí)的集電極最大電流稱為Icm。所以在使用中當(dāng)集電極電流Ic超過(guò)Icm時(shí)不至于損壞三級(jí)管，但會(huì)使β值減小，影響電路的工作性能；

2、BVCEO是三級(jí)管基極開路時(shí)，集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓。如果在使用中加載集電極與發(fā)射極之間的電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，將可能使三極管產(chǎn)生很大的集電電流，這種現(xiàn)象叫擊穿。三極管擊穿后會(huì)造成永久性損壞或性能下降；

3、Pcm是集電極最大允許耗散功率。三極管在工作是，集電極電流集電在集電結(jié)上會(huì)產(chǎn)生熱量而使三極管發(fā)熱。若耗散功率過(guò)大，三極管將燒壞。在使用中如果三極管在大于Pcm下長(zhǎng)時(shí)間工作，將會(huì)損壞三極管。需要注意的是大功率的三極管給出的最大允許耗散功率都是在加有一定規(guī)格散熱器情況下的參數(shù)。使用中一定要注意這一點(diǎn)。4、特征頻率fT。隨著工作頻率的升高，三極管的放大能力將會(huì)下降，對(duì)應(yīng)β=1時(shí)的頻率fT叫作三極管的特征頻率

小功率三極管BVCEO的選擇可以根據(jù)電路的電源電壓來(lái)決定，一般情況下只要三極管的BVCEO大于電路中電源的最高電壓即可。當(dāng)三極管的負(fù)載是感性負(fù)載是，如變壓器、線圈等時(shí)BVCEO數(shù)值的選擇要慎重，感性負(fù)載上的感應(yīng)電壓可能達(dá)到電源電壓的2~3倍（如節(jié)能燈中的升壓三極管）。一般小功率三極管的BVCEO都不低于15V，所以在無(wú)電感元件的低電壓電路中也不用考慮這個(gè)參數(shù)。

一般小功率三極管的Icm在30-50mA之間，對(duì)于小信號(hào)電路一般可以不予以考慮。但對(duì)于驅(qū)動(dòng)繼電器及推動(dòng)大功率音箱的管子要認(rèn)真計(jì)算一下。當(dāng)然首先要了解繼電器的吸合電流是多少毫安，一次來(lái)確定三極管的Icm，當(dāng)我們估算了電路中三極管的工作電流（即集電極電流），有知道了三極管電集到發(fā)射極之后的電壓后，就可以根據(jù)P=U*I來(lái)計(jì)算三極管的集電極最大允許耗散功率Pcm。

差動(dòng)放大電路

三種放大電路

https://www.bilibili.com/video/BV1js4y1A7GU/?spm_id_from=333.788&vd_source=4d701f61fa0ceae0a5ab579df26e314c

現(xiàn)態(tài)：狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)。

觸發(fā)條件：改變當(dāng)前狀態(tài)的發(fā)生條件。

動(dòng)作：狀態(tài)改變產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。

次態(tài)：狀態(tài)機(jī)激活觸發(fā)條件后跳轉(zhuǎn)到的下一狀態(tài)。

注意：狀態(tài)和動(dòng)作是不同的，狀態(tài)是持續(xù)的而動(dòng)作是間斷的，改變狀態(tài)產(chǎn)生動(dòng)作，動(dòng)作完成后，狀態(tài)依舊持續(xù)。

1) Little-Endian就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。2) Big-Endian就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

MAX3232芯片內(nèi)部在接收端是有一個(gè)5K的下拉電阻的，加上TVS管的結(jié)電容，就構(gòu)成了一個(gè)RC電路，由于電容兩端電壓不能進(jìn)行突變，所以在串口發(fā)送信號(hào)的上升沿和下降沿，電容會(huì)進(jìn)行放電和充電。

容抗與頻率和電容值成反比，電容越大、頻率越高則容抗越小?？梢院?jiǎn)單理解為電容越大，濾波效果越好。那么有了0.1uF的電容旁路，再加一個(gè)0.01uF的電容不是浪費(fèi)嗎？實(shí)際上，對(duì)一個(gè)特定電容，當(dāng)信號(hào)頻率低于其自諧振頻率時(shí)呈容性，當(dāng)信號(hào)頻率高于其自諧振頻率時(shí)呈感性。當(dāng)用0.1uF和0.01uF的兩個(gè)電容并聯(lián)時(shí)，相當(dāng)于拓寬了濾波頻率范圍。

電壓降，加在上面的電流大概是1mA

當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2v，硅管約為0.6v）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3v，硅管約為0.7v），稱為二極管的“正向壓降”。 二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。 箭頭只能從P到N?

三極管一定要始終圍繞著它是一個(gè)流控型器件，即B→E的電流Ib控制著C→E的電流Ic，基極到發(fā)射極是控制，集電極到發(fā)射極的電流是被控制。 ①集-射最大反向電壓（VCEO）：基極開路時(shí)，集-射極耐電壓值，超過(guò)此值會(huì)擊穿三極管。 ②集電極工作電流（ICRM）:集電極允許長(zhǎng)期工作的電流。 ③集電極最大功率（PCM）：最大允許耗散功率，實(shí)際功率過(guò)大，三極管會(huì)燒壞。 ④電流放大倍數(shù)（HFE）:共射電路集電極與基極電流的比值，β=IC/IB。 ⑤特征頻率（FT）：頻率升高，β下降到1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率值。就是說(shuō)在這個(gè)頻率下工作的三極管，已失去放大能力，因此在選用三極管時(shí)，一般管子的特征頻率品要比電路的工作頻率至少高出3倍以上，但不是越高越好，如果選的太高，就會(huì)引起電路的振蕩。?

電源輸入端建議用固態(tài)鋁電解電容，電源輸出端建議鉭電容或陶瓷電容。上拉4.7k，下拉1k

審核編輯：湯梓紅