二极管压降是什么意思 二极管压降多少

　　本文主要是关于二极管压降的相关介绍，并着重对二极管压降的原理及其应用进行了详尽的阐述。

　　二极管

　　工作原理

　　晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的pn结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于pn结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，pn结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。pn结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

　　主要应用

　　经过多年来科学家们不懈努力，半导体二极管发光的应用已逐步得到推广，目前发光二极管广泛应用于各种电子产品的指示灯、光纤通信用光源、各种仪表的指示器以及照明。发光二极管的很多特性是普通发光器件所无法比拟的，主要具有特点有：安全、高效率、环保、寿命长、响应快、体积小、结构牢固。因此，发光二极管是一种符合绿色照明要求的光源 。目前，发光二极管在很多领域得到普遍应用，下面介绍几点其主要应用：

　　（1）电子用品中的应用

　　发光二极管在电子用品中一般用作屏背光源或作显示、照明应用。从大型的液晶电视、电脑显示屏到媒体播放器MP3、MP4以及手机等的显示屏都将发光二极管用作屏背光源 。

　　（2）汽车以及大型机械中的应用

　　发光二极管在汽车以及大型机械中得到广泛应用。汽车以及大型机械设备中的方向灯、车内照明、机械设备仪表照明、大前灯、转向灯、刹车灯、尾灯等都运用了发光二极管。主要是因为发光二极管的响应快、使用寿命长（一般发光二极管的寿命比汽车以及大型机械寿命长） ［3］ 。

　　（3）煤矿中的应用

　　由于发光二极管较普通发光器件具有效率高、能耗小、寿命长、光度强等特点，因此矿工灯以及井下照明等设备使用了发光二极管。虽然还未完全普及，但在不久将得到普遍应用，发光二极管将在煤矿应用中取代普通发光器件 ［3］ 。

　　（4）城市的装饰灯

　　在当今繁华的商业时代，霓虹灯是城市繁华的重要标志，但霓虹灯存在很多缺点，比如寿命不够长等。因此，用发光二极管替代霓虹灯有着很多优势，因为发光二极管与霓虹灯相比除了寿命长，还有节能、驱动和控制简易、无需维护等特点。发光二极管替代霓虹灯将是照明设备发展的必然结果 。

　　二极管压降是什么意思

　　二极管的管压降就其本质而言还是一个电阻，只是导通的时候电阻很小，不导通的时候接近无穷大，而导通时候的电阻会分担一定的电压，所以叫管压降。二极管的压降是0.7V，低于这个电压二极管是不会导通的，高于这个电压，则会导通。在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。使二极管能够导通的正向最低电压，小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3 V。大功率的硅二极管的正向压降往往达到1V。

　　

　　二极管压降多少

　　一般来说由于硅管的伏安特性曲线在0.7处很陡，也就是说继续增加正向电压会产生很大的电流，换句话说在0.7V左右，随着电流的增加，电压的增加幅度很小，仍然可以认为压降还是0.7V。因为有0.7V的压降，不可以等同于导线，二极管两端电压就是压降，当二极管导通时这个电压约为0.7V，当然不是0 。当电流不变化时，可以等同于电阻，其阻值就是0.7V除以电流，但是把它视作一个0.7V的电压源显然更合理。从特性曲线来看，正向电压大于0.7V以后，若继续增加电压，电流会急剧增加，实际应用中因为限流电阻的存在这个电流不可能很大。若一个二极管D一个电阻R和一个电源U串联的话，电流的计算方法是（U-0.7）/R 。

　　二极管压降变化补偿

　　二极管正向压降与二极管整流同样实用，它会随温度的不同而发生很大变化，从而导致损耗增加，使电源出现容许误差。

　　虽然不可能消除损耗，但可以使用二极管来减少某些应用中的容差错误。本文将通过三个实例来展示如何达成这一目标。

　　您可以使用一个电阻器和一个齐纳二极管构建一款简单的低电流稳压器。这种稳压器通常适用于非临界应用，如内部偏置电压等。一般来说，电路会将输出电压的容许误差控制在约±10%的范围，但也可能通过串联一个二极管来改进调节功能。

　　图1显示了在齐纳二极管电路中串联一个二极管，曲线绘制了齐纳二极管的不同电压对应的温度系数。当稳压二极管电压大于4.7V时，温度系数逐渐变为正数，因此当工作温度升高时，齐纳二极管电压随之升高。如果与温度系数为负值的二极管配对，通过降低二极管正向电压，齐纳二极管增加的电压会被抵销，从而消除温度误差。

　　齐纳二极管电压小于4.7V时，对应的温度系数为负值，串联一个二极管实际上会增大调节误差。

　　

　　图1：将正温度系数齐纳二极管与负温度系数二极管串联可以降低温度误差。

　　例如，7.5V的齐纳二极管的温度系数为+5mV/°C，而传统二极管（BAT16）的温度系数在10mA电流下约为-1.6mV/°C。二极管电流非常小时，温度系数会逐渐变小（-3mV/°C），因此务必在齐纳二极管有电流经过时进行检查。理想的情况是正负温度系数完全相互抵消，但是这不切实际也没有必要，简单的改进便已足够。在二极管具有高电压且正温度系数更高的情况下，可以使用两个（或两个以上）二极管改进抵消的效果。

　　图2显示了在工作温度范围为25°C~100°C时，在没有串联二极管、串联一个二极管和串联两个二极管的情况下，图1中计算得出的电压调整偏差与不同齐纳二极管输出电压的对比情况。图2中的垂直线显示增加串联二极管后，在7.5V输出电压下，与温度相关的误差可以减少3~5%。

　　

　　图2：将一个或多个二极管与电压值超过4.7V的齐纳二极管串联可以降低电压调节误差。

　　第2个例子中使用了转换器，该转换器要求电平移位器向控制电路发送输出电压信息。

　　图3是一个负输入到正输出的反相降压-升压电路。控制电路以-V

　　in

　　轨为基准，输出电压以接地端为基准。为了使控制电路精确调整输出电压，电平移位器重建了“FB和-Vin”间的差分“Vout到GND”电压。在这一实现中，约等于（V

　　out

　　- V

　　be Q1

　　）/R的电流源从V

　　out

　　流向V

　　in

　　。电流在较低电阻中流动，重建以-Vin为基准的输出电压。增加Q2，配置成二极管，可以恢复Q1产生的Vbe压降损失。此时，除了与beta相关的小误差，FB引脚处的电平位移电压差不多复制了V

　　out

　　和GND间的电压。增加“二极管”Q2的一个好处是可以使Q2的正向电压和Q1的电压非常接近，因为流经这两者的电流几乎完全一样。要想获得与Q2匹配的最佳电压，应使用与Q1同样的电阻器。另一个好处是两个电阻器具有相同的温度系数，使两者可以更准确地追踪彼此的正向电压。与Vbe变化相关的温度误差显著减少，因为它们彼此相互抵消 （V

　　FB

　　~ Vout — V

　　be Q1

　　+ V

　　be Q2

　　）。将Q1和Q2放在相邻的位置非常重要，因为这样两者就处于相同的温度下，如有可能，请使用双晶体管封装。

　　

　　图3：电平移位器用Q2抵消Q1相关的变化。

　　图4的第3个示例显示带有一组电荷泵级的升压转化器，每级“n”向总输出增加近似“V1”，得到结果 “Vn + 1”。

　　

　　图4：电荷泵二极管压降可以相互抵消。

　　总输出电压的近似值为：

　　在公式（1）中，可以看出V

　　n+1

　　很大程度上由n的倍数决定，但受到二级管正向压降相关的“误差项”和电荷泵转换电容

　　纹波电压

　　的影响，会有所减少。假设所有二极管都是相同类型的，那么它们的正向电压等于：V

　　D1

　　= V

　　Da

　　= V

　　Db

　　，得出公式（2）：

　　公式（2）中，右边的“误差项”使输出电压低于理想的n+1倍。要改进这点，VDa和VDb使用肖特基二极管，而VD1使用传统二极管，正向电压降等于：

　　V

　　Da

　　= V

　　Db

　　= V

　　D1

　　/2，得出公式（3）：

　　从公式（3）可以看出，减少二极管压降相关的误差项从而进一步增加输出电压是可能的。但公式（3）仍然只是一个近似值，输出电压增加的概念是有效的。

　　二极管正向电压和温度变化常常会降低电路的性能，但不一定总是如此。这些设计实例展示的方法都有可能抵消或最大程度减小二极管温度相关的误差。

　　结语

　　关于二极管压降的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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