1.3 二极管的应用电路

1.3.1 整流电路

利用二极管的单向导电性，可以将交流电变成直流电，即整流，完成整流电路功能电路称为整流电路。单相整流电路分半波整流、全波整流及桥式整流等。下面以半波整流为例，说明二极管在整流电路的应用。

1. 电路结构

图1-13a为半波整流电路，由变压器Tr、整流二极管VD及负载电阻RL组成。变压器的作用是把电网电压u1（交流220V、50Hz）变换成所需要的交流电压u2，二次侧的电压有效值为U2；整流二极管的作用是把交流电转换成直流电。

当u2为正半周时，二极管VD正偏导通，回路有电流通过，在负载RL上形成电压uO。当u2为负半周时，二极管VD反偏截止，回路没有电流通过，在负载RL上电压为0。波形如图1-13b所示。由此可见，在交流电压u2的整个周期内，负载RL上得到一个大小变化，方向不变的单向脉动直流电压。由于在负载两端只有半个周期的正弦波，所以称为半波整流。

2. 负载上的直流电压和直流电流

直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值，有UO≈0.45U2 （1-1）

流过负载RL上的直流电流为

3. 对整流二极管的选用要求

最大整流电流IFM应大于负载电流，最高反向工作电压URM应大于2U2。

4. 半波整流电路的特点

半波整流电路结构简单，但输出电压较低，脉冲成分大，变压器利用率低，只适应于小电流、小功率对脉冲要求不高的场合。

1.3.2 限幅电路

在电子电路中，为了降低信号的幅度以满足电路工作的需要，或为保护某些元器件不受大的信号电压作用而损坏，可加上限幅电路。所谓限幅电路就是指限制电路中某一点的信号幅度大小，当信号幅度大到一定程度时，不让信号的幅度再增大；当信号的幅度没有达到限制的幅度时，限幅电路不工作。利用二极管来完成这一功能的电路称为二极管限幅电路。图1-14a所示为由二极管组成的单向限幅电路。其中，ui=2sinω为输入电压，VD1、VD2均为硅管，导通电压为0.7V，uO为输出电压。其输入、输出端波形如图1-14b所示。其工作原理如下：交流输入电压ui作用于VD1、VD2上，当ui的幅值高于0.7V时，VD2导通，输出为0.7V；当ui的幅值低于0.7时，VD1导通，输出为-0.7V。

1.3.3 开关电路

二极管具有单向导电性（内部为一PN结）。二极管开关作用模拟图如图1-15所示。二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。因此，可把二极管作为电子开关使用。图1-16所示为开关电路，输入电压的不同，二极管导通情况、输出情况也不同，二极管工作状态如表1-1所示，这种关系在数字电路称为与逻辑。