二极管的作用及稳压二极管的标识方式

二极管是采用半导体电晶体材料（如硅、锗等）制成的常见半导体器件之一。它有两个引脚，其内部有一个PN结，一个正极（即阳极），一个负极（即阴极）。其正、负二个端子正端A称为阳极，负端K称为阴极。如图2-39所示。电流只能从阳极向阴极方向移动。

二极管在电路中的作用有整流、钳位、显示、隔离、续流等。二极管具有防逆流，正向能导通，而反向电阻很大，相对于开路。普通二极管工作时，正极接电源正极，负极接电源负极；但稳压二极管等特殊二极管工作时，需要加反偏电压，即二极管的正极接电源负极，负极接电源正极。

电动车电路中最常见二极管主要有普通二极管、开关二极管、稳压二极管、发光二极管、快恢复二极管等。

1.普通二极管

普通二极管在电路图中用字母符号VD或D来表示，实物外形及电路图形符号如图2-40所示。

普通二极管有两根轴向伸出的引脚，它是利用二极管单向导电特性工作的，一般为黑色，有白色竖条的一端为负极。

普通二极管在电动车的充电器的市电变换电路中常有应用，例如有1N4007、1N5399、1N5408等型号。

另外，充电器的桥式整流电路采用了整流堆，又称桥堆，它其实是将4个整流二极管连在一起组成的。如图2-41所示。其内部主要是由4个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。

图2-40 普通二极管实物外形及电路图形符号

图2-41 整流桥堆实物外形及电路图

桥堆有共阳极、共阴极、交流腰（中间两个）4个引脚。标注为“+”号为共阳极，标注为“-”号的为共阴极，标注为“～”的为交流腰。大功率整流时，桥堆上都可以装散热块，使工作时性能更稳定。

一般整流桥命名中有3位数字，第一位数字代表额定电流，后两个数字代表额电压。例如，KBL506即5A，600V。

2.开关二极管

开关二极管是为在电路上进行“开/关”而特殊设计制造的一类半导体二极管，广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。它由导通变为截止，或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断）。

1N4148是电动车充电器和控制器电路中常见的开关二极管。其实物如图2-42所示。

开关二极管的电路符号与普通二极管一样，其原理也是利用单向导电性来实现开关控制功能的。在正偏压下PN结导通，在导通状态下的电阻很小，约为几十至几百欧；在反向偏压下，则呈截止状态，其电阻很大，一般硅二极管在10ΜΩ以上，锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性，二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用。

开关二极管从截止（高阻状态）到导通（低阻状态）的时间叫开通时间；从导通到截止的时间叫反向恢复时间；两个时间之和称为开关时间。其开关速度是相当快的，通常硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒，锗开关二极管也只需几百纳秒左右。

3.稳压二极管

稳压二极管基本构造与普通二极管相似，是一个PN结，通常由硅半导体材料采用合金法或扩散法制成。它在电路中常用字母符号“VS”加数字来表示，例如：VS3表示编号为3的稳压管。它在电路中的图形符号如图2-43所示。

稳压二极管不完全相同于普通二极管，它既具有普通二极管的单

图2-43稳压二向导电特性，又可工作于反向击穿状态。它是利用硅二极管被击穿后，

极管图形符号在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点来稳定直流电压，其原理正是在反向击穿状态下工作。普通二极管反向击穿后就损坏了，而它只要不超过最大允许工作电流就不会损坏。(www.xing528.com)

图2-42 电动车充电器和控制器电路中的开关二极管实物

稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。只要控制反向电流的数值不致引起热击穿，当反向电压下降到击穿电压以下，其性能可以恢复到未击穿前的状况。

稳压二极管的外壳上直接标明二极管的名称或稳压值，并通过一条白色或黑色的色环来表示二极管的极性。一部分稳压二极管与色环电阻一样，采用二道或三道色环表示二极管的击穿电压值，紧靠负极引脚的色环为第一色环，依次为第二、第三色环。各颜色代表的数值与色环电阻相同。

电动车充电器常用的稳压二极管的稳压值为5V、12V、15V、33V等，功率有1W、1/2W。

4.发光二极管

在半导体材料的PN结中注入少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的晶体二极管叫发光二极管，通称LED。

发光二极管是主要由正、负极引线、阳极、阴极、LED芯片、封装组成。其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结。电光二极管外形实物及电路中的图形符号，如图2-44所示。

发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗振性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在电动车中可用来作为信号显示和照明灯具。

普通发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。通常，红色发光二极管的波长为650～700nm、琥珀色发光二极管的波长为630～650nm、橙色发光二极管的波长为610～630nm、黄色发光二极管的波长为585nm左右、绿色发光二极管的波长为555～570nm。

高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同，所以发光的强度也不同。通常，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAlAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP）或磷砷化镓（GaAsP）等材料。

高亮度单色发光二极管在电动车中一般应用于转向灯、前照射灯、小灯、制动灯、装饰灯等灯具。如图2-45所示。

图2-44 发光二极管外形实物及电路图形符号识别

图2-45 电动车上的发光二极管

5.快恢复二极管

快恢复二极管（英文简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短等特点的新型半导体器件。它具有开关特性、正向电流大、体积小等优点，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片，其内部结构可分为单管和对管两种，在对管内部有两只快恢复二极管，由于这两只管子的接法不同，又可分为共阴对管和共阳对管。如图2-46所示为快恢复二极管外形与内部结构。

图2-46 快恢复二极管外形与内部结构

由于快恢复二极管基区很薄，反向恢复电荷很小，因此它的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。

常用的快恢复二极管（FRD）和超快恢复二极管（SRD）有MUR1661、MUR1680A、FUR3040PT、C20-04、C20-02等型号。