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智芯文库 | 八大常用基础电路掩护器件作用总结

本文摘要:电路掩护元器件应用领域广泛,只要有电的地方就有安装电路掩护元器件的须要,如各种家用电器、家庭视听及数码产物、小我私家照顾护士等消费类电子产物、盘算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、汽车电子、电力、工业设备等,涵盖人们生发生活的方方面面。电路掩护主要有两种形式:过压掩护和过流掩护。 选择适当的电路掩护器件是实现高效、可靠电路掩护设计的关键,涉及到电路掩护器件的选型,我们就必须要知道各电路掩护器件的作用。

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电路掩护元器件应用领域广泛,只要有电的地方就有安装电路掩护元器件的须要,如各种家用电器、家庭视听及数码产物、小我私家照顾护士等消费类电子产物、盘算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、汽车电子、电力、工业设备等,涵盖人们生发生活的方方面面。电路掩护主要有两种形式:过压掩护和过流掩护。

选择适当的电路掩护器件是实现高效、可靠电路掩护设计的关键,涉及到电路掩护器件的选型,我们就必须要知道各电路掩护器件的作用。在选择电路掩护器件的时候我们要知道掩护电路不应滋扰受掩护电路的正常行为,此外,其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

防雷过压器件分为钳位型过压器件和开关型过压器件,开关型过压器件就是我们熟知的防雷器件:陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管;钳位型过压器件有瞬态抑制二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻和ESD放电二极管;过流器件则以PTC元件自恢复保险丝为主,以下是其详细作用:1.放电管的作用:放电管常用于多级掩护电路中的第一级或前两级,起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用,放电管是通过将电压限制在较低的水平,从而起到掩护作用。硕凯电子的放电管又分为气体放电管和固体放电管,气体放电管主要以陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管为主,详细应用中放电管种别和型号的选择则需要工程师凭据产物应用端口的防护品级以及相关选型参数来确定。

2.瞬态抑制二极管的作用:瞬态抑制二极管能以10的负12次方秒量级的速度,将其南北极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使南北极间的电压箝位于一个预定值,有效地掩护电子线路中的细密元器件,免受种种浪涌脉冲的损坏。3.压敏电阻的作用:压敏电阻是一种限压型掩护器件,电路掩护中主要是使用压敏电阻的非线性特性,当过电压泛起在压敏电阻的南北极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对牢固的电压值,从而实现对后级电路的掩护。4.贴片压敏电阻的作用:贴片压敏电阻主要用于掩护元件和电路,防止在电源供应、控制和信号线发生的ESD。5.ESD静电放电二极管的作用:ESD静电放电二极管是一种过压、防静电掩护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口掩护设计的器件。

ESD掩护器件是用来制止电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供很是低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的掩护。

6.PTC自恢复保险丝的作用:电路正常事情时它的阻值很小(压降很小),当电路泛起过流使它温度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到宁静值以下,从而使后面的电路获得掩护。当故障清除之后,PPTC元件很快冷却并将回复到原来的低电阻状态,这样又象一只新的PPTC元件一样可以重新事情了。7.电感的作用:电磁的关系相信大家都清楚,电感的作用就是在电路刚开始的时候,一切还不稳定的时候,如果电感中有电流通过,就一定会发生一个与电流偏向相反的感应电流(法拉第电磁感应定律),等到电路运行了一段时间后,一切都稳定了,电流没有什么变化了,电磁感应也就不会发生电流,这时候就稳定了,不会泛起突发性的变故,从而保证了电路的宁静,就像水车,一开始由于阻力转动的比力慢,厥后逐步趋于平和。

电感另有一个作用就是通直流,阻交流,这个用的不多,我也不太清楚详细怎么用,等用到了再和大家分享8.磁珠的作用:磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时出现阻性,所以能在相当宽的频率规模内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果,在以太网芯片上用到过。再详细谈一下二极管基础知识-分类,应用,特性,原理,参数二极管的特性与应用险些在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是降生最早的半导体器件之一,其应用也很是广泛。

二极管的应用1、整流二极管使用二极管单向导电性,可以把偏向交替变化的交流电变换成单一偏向的脉动直流电。2、开关元件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,处于停止状态,如同一只断开的开关。使用二极管的开关特性,可以组成种种逻辑电路。3、限幅元件二极管正向导通后,它的正向压降基本保持稳定(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。

使用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定规模内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、检波二极管在收音机中起检波作用。

6、变容二极管使用于电视机的高频头中。二极管的事情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p-n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p-n 结双方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相互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增强,形成在一定反向电压规模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水平时,p-n结空间电荷层中的电场强度到达临界值发生载流子的倍增历程,发生大量电子空穴对,发生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。

二极管的类型二极管种类有许多,根据所用的半导体质料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。凭据其差别用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。根据管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片外貌,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢靠地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不凌驾几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。

面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。一、凭据结构分类半导体二极管主要是依靠PN结而事情的。

与PN结不行支解的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的规模内。包罗这两种型号在内,凭据PN结结构面的特点,把晶体二极管分类如下:1、点接触型二极管点接触型二极管是在锗或硅质料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。

因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。可是,与面结型相比力,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大电流和整流。因为结构简朴,所以价钱自制。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用规模较广的类型。

2、键型二极管键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。

与点接触型相比力,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但正向特性特别优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。

在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。3、合金型二极管在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。

因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。4、扩散型二极管在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片外貌的一部酿成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。

最近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。5、台面型二极管PN结的制作方法虽然与扩散型相同,可是,只保留PN结及其须要的部门,把不须要的部门用药品腐蚀掉。其剩余的部门便出现出台面形,因而得名。

初期生产的台面型,是对半导体质料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产物型号很少,而小电流开关用的产物型号却许多。6、平面型二极管在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,使用硅片外貌氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部门而形成的PN结。

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因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体外貌被制作得平整,故而得名。

而且,PN联合的外貌,因被氧化膜笼罩,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体质料是接纳外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则许多。7、合金扩散型二极管它是合金型的一种。

合金质料是容易被扩散的质料。把难以制作的质料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度漫衍。

此法适用于制造高敏捷度的变容二极管。8、外延型二极管用外延面长的历程制造PN结而形成的二极管。

制造时需要很是高明的技术。因能随意地控制杂质的差别浓度的漫衍,故适宜于制造高敏捷度的变容二极管。9、肖特基二极管基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上,用已形成的肖特基来阻挡反向电压。

肖特基与PN结的整流作用原理有基础性的差异。其耐压水平只有40V左右。其特长是:开关速度很是快:反向恢复时间trr特别地短。

因此,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。二、凭据用途分类1、检波用二极管就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的巨细(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗质料点接触型、事情频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。

也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。2、整流用二极管就原理而言,从输入交流中获得输出的直流是整流。

以整流电流的巨细(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,事情频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆事情频率近100KHz的2CLG型。3、限幅用二极管大多数二极管能作为限幅使用。

也有象掩护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅质料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个须要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制用二极管通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。纵然其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5、混频用二极管使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率规模内,多接纳肖特基型和点接触型二极管。6、放大用二极管用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关用二极管有在小电流下(10mA水平)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能事情的硅扩散型、台面型宁静面型二极管。

开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。8、变容二极管用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。

日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。

通常,虽然是接纳硅的扩散型二极管,可是也可接纳合金扩散型、外延联合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅质料制作。9、频率倍增用二极管对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即遽变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的事情原理相同,但电抗器的结构却能蒙受大功率。

阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地酿成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能发生许多高频谐波。

10、稳压二极管是取代稳压电子二极管的产物。被制作成为硅的扩散型或合金型。

是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和尺度电压使用而制作的。

二极管事情时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多品级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产物。事情在反向击穿状态,硅质料制作,动态电阻RZ很小,一般为2CW型;将两个互补二极管反向串接以淘汰温度系数则为2DW型。11、PIN型二极管(PIN Diode)这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)结构的晶体二极管。

PIN中的I是“本征”意义的英文略语。当其事情频率凌驾100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而酿成阻抗元件,而且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,“本征”区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入“本征”区,而使“本征”区出现出低阻抗状态。

因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。

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12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode)它是在外加电压作用下可以发生高频振荡的晶体管。发生高频振荡的事情原理是栾的:使用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,泛起延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会泛起负阻效应,从而发生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。13、江崎二极管 (Tunnel Diode)它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。

其基底质料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所发生。

发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。

其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其事情频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode)它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结界限处具有陡峭的杂质漫衍区,从而形成“自助电场”。

由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结四周具有电荷存贮效应,使其反向电流需要履历一个“存贮时间”后才气降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的“自助电场”缩短了存贮时间,使反向电流快速停止,并发生富厚的谐波分量。使用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。

快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。

其金属层除质料外,还可以接纳金、钼、镍、钛等质料。其半导体质料接纳硅或砷化镓,多为N型半导体。

这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其事情频率可达100GHz。而且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

16、阻尼二极管具有较高的反向事情电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。17、瞬变电压抑制二极管TVP管,对电路举行快速过压掩护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。18、双基极二极管(单结晶体管)两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。19、发光二极管用磷化镓、磷砷化镓质料制成,体积小,正向驱动发光。

事情电压低,事情电流小,发光匀称、寿命长、可发红、黄、绿单色光。三、凭据特性分类点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。1、一般用点接触型二极管这种二极管正如标题所说的那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中间产物。

如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。2、高反向耐压点接触型二极管是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产物。

使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。

这种锗质料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。3、高反向电阻点接触型二极管正向电压特性和一般用二极管相同。

虽然其反偏向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗质料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。4、高传导点接触型二极管它与高反向电阻型相反。

其反向特性只管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。

对高传导键型二极管而言,能够获得更优良的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流效率较高。| 泉源:EDN电子技术设计*免责声明:文章内容系作者小我私家看法,本平台转载仅供学习交流,如果有任何异议,接待联系国际第三代半导体众联空间。

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