1.3 二極管的應用電路

1.3.1 整流電路

利用二極管的單向導電性，可以將交流電變成直流電，即整流，完成整流電路功能電路稱為整流電路。單相整流電路分半波整流、全波整流及橋式整流等。下面以半波整流為例，說明二極管在整流電路的應用。

1. 電路結構

圖1-13a為半波整流電路，由變壓器Tr、整流二極管VD及負載電阻RL組成。變壓器的作用是把電網電壓u1（交流220V、50Hz）變換成所需要的交流電壓u2，二次側的電壓有效值為U2；整流二極管的作用是把交流電轉換成直流電。

當u2為正半周時，二極管VD正偏導通，回路有電流通過，在負載RL上形成電壓uO。當u2為負半周時，二極管VD反偏截止，回路沒有電流通過，在負載RL上電壓為0。波形如圖1-13b所示。由此可見，在交流電壓u2的整個周期內，負載RL上得到一個大小變化，方向不變的單向脈動直流電壓。由于在負載兩端只有半個周期的正弦波，所以稱為半波整流。

2. 負載上的直流電壓和直流電流

直流電壓是指一個周期內脈動電壓的平均值，有UO≈0.45U2 （1-1）

流過負載RL上的直流電流為

3. 對整流二極管的選用要求

最大整流電流IFM應大于負載電流，最高反向工作電壓URM應大于2U2。

4. 半波整流電路的特點

半波整流電路結構簡單，但輸出電壓較低，脈沖成分大，變壓器利用率低，只適應于小電流、小功率對脈沖要求不高的場合。

1.3.2 限幅電路

在電子電路中，為了降低信號的幅度以滿足電路工作的需要，或為保護某些元器件不受大的信號電壓作用而損壞，可加上限幅電路。所謂限幅電路就是指限制電路中某一點的信號幅度大小，當信號幅度大到一定程度時，不讓信號的幅度再增大；當信號的幅度沒有達到限制的幅度時，限幅電路不工作。利用二極管來完成這一功能的電路稱為二極管限幅電路。圖1-14a所示為由二極管組成的單向限幅電路。其中，ui=2sinω為輸入電壓，VD1、VD2均為硅管，導通電壓為0.7V，uO為輸出電壓。其輸入、輸出端波形如圖1-14b所示。其工作原理如下：交流輸入電壓ui作用于VD1、VD2上，當ui的幅值高于0.7V時，VD2導通，輸出為0.7V；當ui的幅值低于0.7時，VD1導通，輸出為-0.7V。

1.3.3 開關電路

二極管具有單向導電性（內部為一PN結）。二極管開關作用模擬圖如圖1-15所示。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態，相當于一只接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態，如同一只斷開的開關。因此，可把二極管作為電子開關使用。圖1-16所示為開關電路，輸入電壓的不同，二極管導通情況、輸出情況也不同，二極管工作狀態如表1-1所示，這種關系在數字電路稱為與邏輯。