举个二极管的应用例子

先举个二极管的应用例子。比如说手机充电器，需要把交流转化为直流。

那怎么做呢？简单的讲，是通过两个步骤：

(1) 通过变压器，将交流电压220V降低到接近5V的交流电压，比如说5.5V；

(2) 再将5.5V的交流电压转换成5V的直流电压。

但是通过变压器转换成的5.5V交流电，正半轴和负半轴相等，平均值为0V，没有直流。没法用啊。所以呢，需要想办法把平均值提上来。

那怎么个操作呢?

假设我们有办法，只通过交流电的正半轴，但是不让交流电的负半轴通过，那不就平均值不为0了么？然后再通过低通滤波器，直流就产生了。

那怎样才能得到上面的结果呢？哪种元器件可以得到这种效果呢，电阻显然不行。我们需要一种元器件，在正半轴的时候接通，在负半轴的时候断开。

一个理想的二极管正好能完成这样的操作。

假设

那么，当VD>0时，其正偏，接通；VD<0时，其反偏，断开。

但是，这样说，还不太直观啊。

可以考虑用图形来表示二极管的I/V特性，这样就更方便理解啦。

既然，理想二极管分别表现出短路和断路的特性，即：

也就是说，VD<0时，R=∞；VD>0时，R=0时。即如下图所示。

那再回到开头的例子，怎样才能实现只有正半轴的波形转换呢？

理所当然，先在电路上串个二极管，如下图所示。

但是，理想很丰满，现实很骨感。因为二极管的阴极开路，所以输出电流始终为0，二极管处于不确定的状态，也就是也许导通，也许关断。

所以，就要对电路做个调整，加个电阻到地。

上面这个电路，就是“半波整流器”。但是呢？目前这个电路产生的输出并没有什么用处，因为它是随时间变化，所以无法给电子产品供电。

电子产品需要的是恒定的输出电压。

那怎么办呢？

假设我们把上面的电阻，换成电容，那会咋样？看下图就知道啦。

另外，可以看到，当t=t3时，Vin=-Vp, Vout=Vp-VD,on

所以二极管D1上承受着2Vp-VD,on的反偏电压。因此，对整流器上的二极管进行选型时，需要考虑到二极管能承受的反向电压。

但是但是，这和实际电路还是有差别，因为在实际应用中，肯定需要能向负载提供电流的。

一旦负载加上去，电容就有地方去释放电荷了，所以电路的响应也会有变化。

所以，分析时，有必要把RL也带上，如下图所示。

现在，C1在几乎整个周期内都会放电，所以，如果需要输出的负载电流很大的话，那VR(纹波)就会很大。那怎么办呢？可以怎样来改善呢？

半波整流器，是通过交流的正半轴，阻止交流的负半轴。但如果有这样一个电路，可以通过正半轴，并且可以把负半轴变正，即全波整流器。那么纹波其实就可以减半。

但怎样实现这种电路呢？可以看看下图。

因为电容只在半个周期内释放电荷，所以纹波大小变为约原来的一半。而且，二极管上承载的最大电压约为Vp.

审核编辑 ：李倩