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  • 导通电压1.1-1.4V,电流5mA时1.1V左右,脉冲工作时在1.8V左右,如常用的3V电池遥控器应用要在二极管电源回路串个1-2欧的限流电阻。 红外接收二极管原理 红外接收二极管又叫红外光电二极管。它广泛用于,如音响、...
  • LED发光二极管限流电阻的计算

    千次阅读 2018-11-17 12:26:51
    硅二极管的正向导通压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V,而发光二极管导通压降有的是1.2V,有的是1.8V,等等,具体要去看文档。 发光二级管不能把它当成一个电阻看(这是一个内阻会变的东西)...

    一个很简单的问题,以前一直没搞懂。今天空了,就自己搭了个电路测试一番。  LED发光二极管,也是二极管,那么就会有正向的导通电压。硅二极管的正向导通压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V,而发光二极管的导通压降有的是1.2V,有的是1.8V,等等,具体要去看文档。

    发光二级管不能把它当成一个电阻看(这是一个内阻会变的东西),它身上的电压(管压降)是固定的,流过它电流的大小,是限流电阻决定的。

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  • 发光二极管限流电阻(学习笔记)

    千次阅读 2020-03-23 21:39:29
    1. 二极管的一些名词 2. 二极管的伏安特性 3. 发光二极管的限流电阻的计算

    1. 二极管的一些名词

    • 二极管(diode)
    • 阳极(anode)
    • 阴极(cathode)
    • 正向偏置(forward bias):二极管只会再正向偏置的时候导通,电流从正极流向负极
    • 反向偏置(reverse bias):电流无法从负极流向正极
    • 正向电压(forword voltage):正向偏置的条件:正极的电压高于负极,即需要一个正向电压,这样二极管才能导通

     

    2. 二极管的伏安特性

    一般二极管由硅(Si)和锗(Ge)半导体材料制成,硅管和锗管的正向电压不同。 

    二极管类型导通所需的最小正向电压V_{F}
    硅管0.7V
    锗管0.15V

     

    下图为伏安特性曲线。

    伏安特性曲线

     

    3. 发光二极管的限流电阻计算

    一般发光二极管的正向电压为1-2V,所需要的正向电流为10-20mA,为了防止正向电流过大所以需要限流电阻,限流电阻的计算为:

                R=\frac{V_S-V_F }{I_F}

    V_S(supply voltage):电源提供的电压

    V_F:正向电压

    I_F:正向电流

     

     

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  • 它的单项通性,相比于三极管的放大、饱和、截止状态,要简单易懂的多。虽然是个小器件,但其在日常各种电子设备中却应用广泛。比如在通信电源系统中,一个重要的环节就是把交流电转化为直流电,在此过程中,二极管...

    二极管大家都很熟悉,它是大学课堂中接触到的第一个半导体元件。

    它的单项导通性,相比于三极管的放大、饱和、截止状态,要简单易懂的多。

    虽然是个小器件,但其在日常各种电子设备中却应用广泛。

    比如在通信电源系统中,一个重要的环节就是把交流电转化为直流电,在此过程中,二极管发挥了重要的作用。

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    因此本文,将从7个方面出发,详细的介绍二极管的原理,这将为后续的整流滤波打下基础。

    1. 半导体基本知识
    2. 本征半导体
    3. 杂质半导体
    4. PN结的形成
    5. PN结的单向导电性
    6. 半导体二极管
    7. 二极管的伏安特性

    说到二极管是一个半导体器件,那么我们就从半导体说起:

    半导体基本知识

    定义:导电能力介于导体和绝缘体之间的物质,如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物。

    半导体之所以引起人们的兴趣,并不在于导电特性介于导体与绝缘体之间,而是特殊的导电特性。

    这些特殊的导电特性有哪些呢?

    ①半导体的导电能力在不同的环境条件下,有很大的差别。

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    图1 各种颜色的发光二极管

    发光二极管、光电二极管、光敏二极管、光敏三极管、光电池、霍尔元件、热敏电阻、热电偶等。

    这些半导体,在一些特定的条件下,导电能力变化很大,可以把一些非电量转化为电量,实现自动控制。

    ②杂质对半导体导电能力的影响尤为显著。

    在半导体中摻入适当的杂质,可以将其导电能力增加几十万甚至几百万倍,从而可以利用到各种控制、放大电路中去。

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    ③有自由电子和空穴两种载流子导电。

    所谓载流子就是运载电荷的粒子。导体导电只有一种载流子,即自由电子导电;而本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。

    半导体为什么会有这些导电特性呢?

    本征半导体

    定义:不含杂质,具有晶体结构的半导体。

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    这种半导体原子结构,通常是4价元素构成。

    我们以硅原子为例。图3是其原子排列的平面图。

    相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,这样的组合称为共价键结构。

    在常温下,由于共价键具有很强的结合力,仅有极少数的价电子由于热运动(热激发)获得足够的能量,从而挣脱共价键的束缚变成自由电子。

    那么此时,在共价键中留下一个空位置,称为空穴

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    在外电场作用下,自由电子定向运动就形成了电子电流;

    价电子按一定方向依次填补空穴,就形成了空穴电流。

    注意:本征半导体中两种载流子的运动方向相反,但是电流方向是一致的。本征半导体中的电流是两个电流之和。

    半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发

    本征半导体中的自由电子和空穴总是成对的出现,同时也会不断的复合。

    所谓复合,就是自由电子在运动的过程中,如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失。

    激发与复合达到动态平和,半导体中的载流子数目基本稳定了。

    杂质半导体

    通过扩散工艺,在本征半导体中摻入少量合适的杂质元素,便可得到杂质半导体。

    ①N(电子)型半导体:电子电流为主要导电的半导体。

    在纯净的半导体当中,摻入五价元素,例如磷或者砷,自由电子数目增多(多数载流子),空穴数目相对减少(少数载流子)。

    磷原子相比硅原子,在最外层多了一个电子,这个电子就多出来了,“没啥事情可做”。

    多出的电子不受共价键的束缚,只需获得很少的能量,就成为自由电子,

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    磷原子由于失去了一个电子,则带正电。

    对于N型半导体,自由电子的浓度大于空穴的浓度,故称为自由电子为多数载流子,空穴为少数载流子。

    ②P(空穴)型半导体:空穴电流为主要的导电电流。

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    硼原子的最外层电子只有3个,摻入本征半导体中,就会多余出一个空穴,吸引相邻的价电子来填补这个空穴。因此空穴变成了多数载流子,硼原子由于得到一个电子,而带负电。

    PN结的形成

    将一块P型和N型半导体,有机的结合成一个整体后,在它们的交界处,就会形成一个空间电荷区,称为PN结,或称为阻挡层或称耗尽区。

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    图8的左边是P型半导体,空穴是多数载流子。

    右边是N型半导体,自由电子是多数载流子。

    物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动。

    那么,在交接面处,由于浓度的不同,N型半导体中的自由电子向P型半导体扩散,P型中的 空穴向N型半导体中运动。

    这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动

    由于扩散到P区的自由电子与空穴复合,而扩散到N区的空穴与自由电子复合,所以在交界面附近多字的浓度下降,P区出现负离子区,N区出现正离子区,它们是不能移动的,称为空间电荷区,从而形成内电场。

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    随着扩散运动的进行,空间电荷区加宽,内电场增强,其方向由N区指向P区,正好阻止扩散运动的进行。

    在电场力作用下,载流子的运动称为漂移运动。当空间电荷区形成后,在内电场作用下,少子产生漂移运动,空穴从N区向P区运动,而自由电子从P区向N区运动。在无外电场和其它激发作用下,参与扩散运动的多字数目等于参与漂移运动的少字数目,从而达到动态平衡,形成PN结。

    PN结的单向导电性

    在PN结两端外加电压,破坏原来的平衡。

    当电源的正极接到PN结的P端,且电源的负极接到PN结的N端,称为PN结外加正向电压。

    此时外电场将多数载流子推向空间电荷区,使其变窄,削弱了内电场,破坏了原来的平衡,使扩散运动加剧,漂移运动减弱。由于电源的作用,扩散运动将源源不断地进行,从而形成正向电流,PN结导通。

    PN结导通时的结压降只有零点几伏,因而应在它所在的回路中串联一个电阻,以限制回路的电流,防止PN结因正向电流过大而损坏。

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    PN结加反向电压,加强了PN结的内电场,PN结变宽,电路截止。

    此时外电场使空间电荷区变宽,加强了内电场,阻止扩散运动的进行,而加剧漂移运动的进行,形成反向电流,也称为漂移电流。

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    因为少子数目极少,即使所有的少子都参与漂移运动,反向电流也非常小,所以在近似分析中常将它忽略不计,认为PN结外加反向电压时处于截止状态。

    半导体二极管

    二极管可以理解成一个PN结。

    就是将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线就构成了半导体二极管。

    它的几种常见结构有:点接触型、面接触型。

    ①点接触型:PN结结面小、结电容小、电流小,适合于高频小功率工作(检波、开关)

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    ②面接触型:PN结结面大、结电容大、电流大,适合于低频整流电路。

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    二极管伏安特性

    实际测试二极管的伏安特性可以发现,只有在正向电压足够大时,正向电流才从零随着端电压按指数规律增大。使二极管开始导通的临界电压称为开启电压。

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    当二极管所加反向电压的数值足够大时,将使二极管击穿,这个临界电压,叫做击穿电压UBR

    不同型号二极管的击穿电压差别很大,从几十伏到几千伏。

    通过二极管的电流与其两端所加电压的关系曲线,即I=f(U)

    ①正向特性

    正向电压加的比较少的时候,二极管并没有导通。

    一旦正向电压超过了某个临界点,这个临界电压叫做死区电压,二极管就会导通。

    二极管的正向压降根据使用材料不同而不同。

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    图15 发光二极管的导通电压达到2.5V

    硅管比锗管要大些。

    ②反向特性

    当反方向电压增加在一定范围内的时候,二极管并没有导通,反向电流几乎为零,二极管反向截止。

    当方向增加到UBR,使二极管反向击穿。

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    图16 二极管的电路符号

    使二极管损坏,因此这个电压称之为反向击穿电压Breakdown。通常我们在使用时,要控制二极管的反向电压达不到击穿电压。

    注意:二极管的特性受温度影响大,当温度升高时,二极管的正、反向电流都要增加,而反向电流都要增加,而反向击穿电压却要下降,使用时尤其注意。

    ③主要参数

    最大整流电流Iom:二极管长期使用时,允许通过二极管的最大正向平均电流。

    最高反向工作电压:保证二极管不被反向击穿的反向电压通过Urwm=Ubr。

    最大反向电流Irm:二极管在最高反向工作电流Urwm时的反向电流值,通常硅管反向电流较小,小于几微安。锗管反向电流较大,几十到几百微安。

    静态(直流)电阻Rd。

    动态(交流)电阻rD。

    二极管的结电容。

    ④二极管的简单测试

    可以通过指针式万用表:

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    图17 万用表测试

    黑表笔(-):带正电

    红表笔(+):带负电

    先测正向电阻,这个时候电阻比较小,读数几百欧~几兆欧

    换接下表笔

    读数:几千欧~几兆欧

    这样可以判断二极管的级性。

    总结

    本文主要介绍了半导体,杂质半导体,PN结的形成与导电特性,引出二极管的概念,并阐述了二极管的特性曲线。

    这些内容将是后续学习整流电流的基础,也是学习三极管的预备。

    看到这里,为班长点个赞吧,欢迎在评论区留言讨论!

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  • 发光二极管(一)- 基础知识

    千次阅读 2019-12-19 16:20:35
    发光二极管(Light Emitting Diode)简称LED,是一种会发光的半导体组件且具备二极管的电子特性。本篇文章将介绍下LED的基础知识。 工作原理 发光二极管核心是二极管的空穴和电子在电压作用下从电极流向PN结。当空穴...

    发光二极管(Light Emitting Diode)简称LED,是一种会发光的半导体组件且具备二极管的电子特性。本篇文章将介绍下LED的基础知识。

    工作原理

    发光二极管核心是二极管的空穴和电子在电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光的形式释放出能量。如下所示:
    在这里插入图片描述

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    LED根据不同的使用材料,发出不同的颜色(发光波长)。下图是可见光的波长分布:

    在这里插入图片描述

    白色光是复合产生的,下面是常用的两种方法。

    1. 蓝色LED+黄色荧光体

    蓝色LED与其辅助色即黄色荧光体组合,获得白色光。该方式与其他方式相比,结构简单、效率高,因此目前已成为主流。

    在这里插入图片描述

    1. RGB复合得到

    光的三基色通过配合可以得到任何颜色的光,该方式比起照明用途,更多的用于全彩LED显示设备。

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    LED分类与种类

    • 直插式

    按外观分类:一般圆柱型外观有3mm,5mm,8mm等。

    一般根据引脚长短区分正负极(长正短负)。

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    • 表贴式

    根据外形分类:0402,0603,0805,1206,3030,3528,5050等等。

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    电学特性

    • 伏安特性

    在这里插入图片描述

    1. A点是开启电压,电压开启点以前是截止状态。从A点以后随着电压的升高,电流以指数形式增加。
    2. AC段为正向工作区,LED与普通二极管正向导通电压要高一般大于1V。下图是不同颜色在20mA工作电流下正向导通电压。

    在这里插入图片描述

    1. 正向导通电流:正常情况下不应超过最大值的60%。
    2. 最大反向电压:当加载反向电压超过一定值后,LED将会烧毁。
    3. 反向漏电流:正向电压下,反向漏电刘是少子的运动很小,一般<10uA。反向漏电流越小,说明LED单向导电性越小。
    4. 功耗:正向导通电流*正向导通电压即为消耗功率。应保证小于最大允许功率。

    光学特性

    • 发光强度

    表示从特定方向观测到的亮度。单位为cd(坎德拉)。
    比较光强时需要特别注意指向角,光强是指单位立体角内发出的光通量。透镜作为LED封装的组成部分可以向特定方向集中光输出(用透镜集光),即使光输出小也能集光,因此光强变大。比较技术资料时,需要根据指向角和光强进行判断。

    • 光通量

    指从光源发射出来的全部光量。单位为lm(流明)。

    • 峰值波长 λP[nm]

    指LED发出的光谱输出值最高的波长,单位为nm(纳米)。
    设计LED时采用峰值波长进行设计,但实际用人眼比较波长时使用主波长进行比较。

    • 主波长 λD[nm]

    LED一般用波长表示颜色。主波长相当于眼睛看到的颜色所对应的波长,与发光波长的峰值波长有差异。

    • 色度坐标 x, y:

    L指用二维正交坐标系表示LED发光颜色的刺激值,一般使用x y坐标系。

    在这里插入图片描述

    • 指向角

    表示LED光辐射的范围。单位为 “度” 。 将封装倾斜观察光输出时,用于判断从输出的极限值位置能观测多大角度。将输出达到峰值一半时的角度乘以2倍(从正面看时相当于左右端)的值叫做指向角。


    LED电路

    1. 串联电路

    当LED以恒压驱动方式串联点亮时,通常如下图所示,电路中包含与LED串联的电阻,用于控制电流。限流电阻值由正向电压和电流计算所得。

    在这里插入图片描述

    1. 并联电路

    将LED以恒压驱动方式并列排列时,建议给每列LED加入控制电阻。

    在这里插入图片描述


    参考

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  • 由此可知,当二极管导通后,电压有微小升高,就会引起很大的电流变化,管子发热量为Q=I^2*R (R为二极管导通时的等效电阻)当管子两端电压为1.5V时,电流就很大,二极管发热量大,会烧毁二极管。所以答案是不能的。 ...
  • 截止区:三极管工作在截止状态,当发射结电压UbeU_{be}Ube​小于0.6~0.7V的导通电压,发射结没有导通,集电结处于反向偏置,没有放大作用。发射结和集电结都反偏。 放大区:三极管的发射结加正向电压(锗管约为0.3V...
  • 本文需要的一些元件:母对公杜邦线N条,面包板1块,暂不需要面包板外接电源,发光二极管(电压2V-3.3V),电阻约400欧1个。 必须要了解的知识:根据树莓派官方文档的描述(见https://www.raspberr

空空如也

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发光二极管导通电阻