01 恒流二極管

  二極管是一種有極性的兩端電子元件，它在單個方向上傳導(dǎo)電流并阻止電流在另一個方向上流動，因為在一個方向上，它的電阻理想地為零，而在另一個方向上它是無限的。這些組件包括兩個端子，一個陽極和一個陰極。根據(jù) PN 結(jié)二極管、齊納二極管、恒流二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等要求，可以在各種電氣和電子項目中使用不同種類的二極管。本文下面討論了其中一種二極管恒流二極管及其應(yīng)用。

一、什么是恒流二極管？

  用于將電流限制或改變到設(shè)備最高值的二極管稱為恒流二極管或CCD。該二極管也稱為電流調(diào)節(jié)二極管或 CRD 和限流二極管或 CLD。恒流二極管符號如下所示。恒流二極管的功能是為電路提供短路保護。

▲ 圖1.1 恒流二極管的符號

二、恒流二極管工作原理

  恒流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。該二極管包括一個 N 溝道 JFET 晶體管，其中晶體管的柵極端子與源極短路，因此它的工作原理類似于一個兩端限流器或電流源，相當(dāng)于一個限壓齊納二極管。

▲ 圖2.1 恒流二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  與齊納二極管不同，這些類型的二極管將保持電流穩(wěn)定而不是電壓恒定。一旦電壓發(fā)生變化，這些二極管就不會改變流經(jīng)它們的電流。在正向偏置條件下，這些二極管使用 1.5 伏至 6 伏的電壓工作。這種偏置產(chǎn)生的電流稱為正向電流 (Ip)。即使差異發(fā)生在輸入電壓和負(fù)載電阻內(nèi)，該二極管也能夠保持電流值。

三、恒流二極管特點

  恒流二極管的特點包括以下。

• 其公差為±10%。

• 其工作電壓范圍為 1V 至 100V。

• 當(dāng)溫度值變化時，它的行為是穩(wěn)定的。

• 其峰值工作電壓為 100 伏。

• 熱阻值為 100 C/w。

• 其儲存溫度等級范圍為-55至200攝氏度。

• 其功耗為 30 mW。

• 電流范圍為 0.192mA 至 5.6mA。

• 峰值電壓額定值范圍為 50V 至 100V。

• 它的阻抗范圍從 20 兆歐到幾千歐。

• 該二極管不需要任何偏置并提供良好的溫度穩(wěn)定性。

四、恒流二極管電路

  顧名思義，這個二極管將流經(jīng)它的電流調(diào)節(jié)到一些最高水平。如果你在這個二極管上施加的電流超過了它的電流調(diào)節(jié)點，那么它會通過降低更多的電壓來反擊。恒流二極管的應(yīng)用電路如下圖所示。該二極管適用于 LED 或激光二極管電路，以限制流經(jīng) LED 或激光二極管的電流。

  以下電路由電池、恒流二極管和激光二極管或 LED 構(gòu)成。在以下電路中，恒流二極管與激光二極管串聯(lián)。一旦通過電壓源向該二極管施加電壓，該二極管就會限制電流的流動并向激光二極管提供所需的電壓，從而使電路中的激光二極管或 LED 二極管開啟。

▲ 圖4.1 恒流二極管電路

五、恒流二極管特性

  恒流二極管的特性包括以下：

▲ 圖5.1 恒流二極管電氣特性

• 上述恒流二極管特性曲線分為不同區(qū)域。

• 在上圖中，曲線的右側(cè)部分在正向偏置條件下運行。因此，正向電流值對于 0V 至 6V 范圍內(nèi)的電壓是穩(wěn)定的。

• 在這里，該電流稱為調(diào)節(jié)器電流，用“Ip”表示。例如，1N5283 至 1N5314 系列二極管的穩(wěn)壓器電流值范圍為 220 mA 至 4.7 mA。

• 這些二極管用于并聯(lián)組合以獲得大電流值。

• 與其他二極管相比，該二極管在反向偏置條件下工作。在正向偏置中，二極管的調(diào)節(jié)過程將從“VL”（限制電壓）開始到“POV”（峰值工作電壓）。

• 從上面的曲線我們可以觀察到Vk和POV兩點之間的電流是穩(wěn)定的。

• 對于 IP 和 ZT 電壓，VT 是測試電壓。

• 對于 1N5283 到 1N5314 二極管，像“ZT”這樣的阻抗值范圍從 235 KΩ 到 25 MΩ。

六、恒流二極管優(yōu)缺點

1、優(yōu)點

• 不需要任何額外的電壓源。

• 這個電路很容易設(shè)計。

• 即使有電壓波動，這些二極管也能保持穩(wěn)定的電流流動。

• 尺寸小，重量輕。

• 二極管在低壓下連續(xù)工作，并為高壓諧波提供安全性。

2、缺點

• 這些二極管在正向偏置條件下工作。

• 這些二極管對高溫很敏感。

• 它提供了較差的響應(yīng)。

• 在高頻下，噪音水平很高。

七、恒流二極管用途

  恒流二極管或限流二極管的應(yīng)用包括以下內(nèi)容：

• 限流二極管用于不同的電路，如電池充電器、定時和波形發(fā)生器電路。

• 這些二極管也可以用作恒流源，主要用于驅(qū)動 LED。

• 這些二極管取代了電話連接設(shè)備中的保持線圈。

• 這些二極管適用于使用大長度 LED 燈串的電路和燈泡等電壓可變源。

• 穩(wěn)壓二極管與穩(wěn)壓二極管限壓一樣主要用于調(diào)節(jié)電流。

• 這些二極管用于為固態(tài)繼電器提供輸入。

• 它用于保護電路免受過壓。