本文主要是關(guān)于二極管壓降的相關(guān)介紹，并著重對二極管壓降的原理及其應(yīng)用進(jìn)行了詳盡的闡述。
二極管
晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
主要應(yīng)用
經(jīng)過多年來科學(xué)家們不懈努力，半導(dǎo)體二極管發(fā)光的應(yīng)用已逐步得到推廣，目前發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的指示燈、光纖通信用光源、各種儀表的指示器以及照明。發(fā)光二極管的很多特性是普通發(fā)光器件所無法比擬的，主要具有特點(diǎn)有：安全、高效率、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)牢固。因此，發(fā)光二極管是一種符合綠色照明要求的光源 。目前，發(fā)光二極管在很多領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，下面介紹幾點(diǎn)其主要應(yīng)用：
?。?）電子用品中的應(yīng)用
發(fā)光二極管在電子用品中一般用作屏背光源或作顯示、照明應(yīng)用。從大型的液晶電視、電腦顯示屏到媒體播放器MP3、MP4以及手機(jī)等的顯示屏都將發(fā)光二極管用作屏背光源 。
（2）汽車以及大型機(jī)械中的應(yīng)用
發(fā)光二極管在汽車以及大型機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。汽車以及大型機(jī)械設(shè)備中的方向燈、車內(nèi)照明、機(jī)械設(shè)備儀表照明、大前燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、尾燈等都運(yùn)用了發(fā)光二極管。主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管的響應(yīng)快、使用壽命長（一般發(fā)光二極管的壽命比汽車以及大型機(jī)械壽命長） ［3］ 。
?。?）煤礦中的應(yīng)用
由于發(fā)光二極管較普通發(fā)光器件具有效率高、能耗小、壽命長、光度強(qiáng)等特點(diǎn)，因此礦工燈以及井下照明等設(shè)備使用了發(fā)光二極管。雖然還未完全普及，但在不久將得到普遍應(yīng)用，發(fā)光二極管將在煤礦應(yīng)用中取代普通發(fā)光器件 ［3］ 。
?。?）城市的裝飾燈
在當(dāng)今繁華的商業(yè)時(shí)代，霓虹燈是城市繁華的重要標(biāo)志，但霓虹燈存在很多缺點(diǎn)，比如壽命不夠長等。因此，用發(fā)光二極管替代霓虹燈有著很多優(yōu)勢，因?yàn)榘l(fā)光二極管與霓虹燈相比除了壽命長，還有節(jié)能、驅(qū)動和控制簡易、無需維護(hù)等特點(diǎn)。發(fā)光二極管替代霓虹燈將是照明設(shè)備發(fā)展的必然結(jié)果 。
二極管壓降是什么意思
二極管的管壓降就其本質(zhì)而言還是一個(gè)電阻，只是導(dǎo)通的時(shí)候電阻很小，不導(dǎo)通的時(shí)候接近無窮大，而導(dǎo)通時(shí)候的電阻會分擔(dān)一定的電壓，所以叫管壓降。二極管的壓降是0.7V，低于這個(gè)電壓二極管是不會導(dǎo)通的，高于這個(gè)電壓，則會導(dǎo)通。在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。使二極管能夠?qū)ǖ恼蜃畹碗妷?，小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.6～0.8 V；鍺二極管約0.2～0.3 V。大功率的硅二極管的正向壓降往往達(dá)到1V。
二極管壓降多少
一般來說由于硅管的伏安特性曲線在0.7處很陡，也就是說繼續(xù)增加正向電壓會產(chǎn)生很大的電流，換句話說在0.7V左右，隨著電流的增加，電壓的增加幅度很小，仍然可以認(rèn)為壓降還是0.7V。因?yàn)橛?.7V的壓降，不可以等同于導(dǎo)線，二極管兩端電壓就是壓降，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)這個(gè)電壓約為0.7V，當(dāng)然不是0 。當(dāng)電流不變化時(shí)，可以等同于電阻，其阻值就是0.7V除以電流，但是把它視作一個(gè)0.7V的電壓源顯然更合理。從特性曲線來看，正向電壓大于0.7V以后，若繼續(xù)增加電壓，電流會急劇增加，實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)橄蘖麟娮璧拇嬖谶@個(gè)電流不可能很大。若一個(gè)二極管D一個(gè)電阻R和一個(gè)電源U串聯(lián)的話，電流的計(jì)算方法是（U-0.7）/R 。
二極管壓降變化補(bǔ)償
二極管正向壓降與二極管整流同樣實(shí)用，它會隨溫度的不同而發(fā)生很大變化，從而導(dǎo)致?lián)p耗增加，使電源出現(xiàn)容許誤差。
雖然不可能消除損耗，但可以使用二極管來減少某些應(yīng)用中的容差錯(cuò)誤。本文將通過三個(gè)實(shí)例來展示如何達(dá)成這一目標(biāo)。
您可以使用一個(gè)電阻器和一個(gè)齊納二極管構(gòu)建一款簡單的低電流穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓器通常適用于非臨界應(yīng)用，如內(nèi)部偏置電壓等。一般來說，電路會將輸出電壓的容許誤差控制在約±10%的范圍，但也可能通過串聯(lián)一個(gè)二極管來改進(jìn)調(diào)節(jié)功能。
圖1顯示了在齊納二極管電路中串聯(lián)一個(gè)二極管，曲線繪制了齊納二極管的不同電壓對應(yīng)的溫度系數(shù)。當(dāng)穩(wěn)壓二極管電壓大于4.7V時(shí)，溫度系數(shù)逐漸變?yōu)檎龜?shù)，因此當(dāng)工作溫度升高時(shí)，齊納二極管電壓隨之升高。如果與溫度系數(shù)為負(fù)值的二極管配對，通過降低二極管正向電壓，齊納二極管增加的電壓會被抵銷，從而消除溫度誤差。
齊納二極管電壓小于4.7V時(shí)，對應(yīng)的溫度系數(shù)為負(fù)值，串聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)際上會增大調(diào)節(jié)誤差。
圖1：將正溫度系數(shù)齊納二極管與負(fù)溫度系數(shù)二極管串聯(lián)可以降低溫度誤差。
例如，7.5V的齊納二極管的溫度系數(shù)為+5mV/°C，而傳統(tǒng)二極管（BAT16）的溫度系數(shù)在10mA電流下約為-1.6mV/°C。二極管電流非常小時(shí)，溫度系數(shù)會逐漸變小（-3mV/°C），因此務(wù)必在齊納二極管有電流經(jīng)過時(shí)進(jìn)行檢查。理想的情況是正負(fù)溫度系數(shù)完全相互抵消，但是這不切實(shí)際也沒有必要，簡單的改進(jìn)便已足夠。在二極管具有高電壓且正溫度系數(shù)更高的情況下，可以使用兩個(gè)（或兩個(gè)以上）二極管改進(jìn)抵消的效果。
圖2顯示了在工作溫度范圍為25°C~100°C時(shí)，在沒有串聯(lián)二極管、串聯(lián)一個(gè)二極管和串聯(lián)兩個(gè)二極管的情況下，圖1中計(jì)算得出的電壓調(diào)整偏差與不同齊納二極管輸出電壓的對比情況。圖2中的垂直線顯示增加串聯(lián)二極管后，在7.5V輸出電壓下，與溫度相關(guān)的誤差可以減少3~5%。
圖2：將一個(gè)或多個(gè)二極管與電壓值超過4.7V的齊納二極管串聯(lián)可以降低電壓調(diào)節(jié)誤差。
第2個(gè)例子中使用了轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器要求電平移位器向控制電路發(fā)送輸出電壓信息。
圖3是一個(gè)負(fù)輸入到正輸出的反相降壓-升壓電路?？刂齐娐芬?V
in
軌為基準(zhǔn)，輸出電壓以接地端為基準(zhǔn)。為了使控制電路精確調(diào)整輸出電壓，電平移位器重建了“FB和-Vin”間的差分“Vout到GND”電壓。在這一實(shí)現(xiàn)中，約等于（V
out
- V
be Q1
?。?R的電流源從V
out
流向V
in
。電流在較低電阻中流動，重建以-Vin為基準(zhǔn)的輸出電壓。增加Q2，配置成二極管，可以恢復(fù)Q1產(chǎn)生的Vbe壓降損失。此時(shí)，除了與beta相關(guān)的小誤差，F(xiàn)B引腳處的電平位移電壓差不多復(fù)制了V
out
和GND間的電壓。增加“二極管”Q2的一個(gè)好處是可以使Q2的正向電壓和Q1的電壓非常接近，因?yàn)榱鹘?jīng)這兩者的電流幾乎完全一樣。要想獲得與Q2匹配的最佳電壓，應(yīng)使用與Q1同樣的電阻器。另一個(gè)好處是兩個(gè)電阻器具有相同的溫度系數(shù)，使兩者可以更準(zhǔn)確地追蹤彼此的正向電壓。與Vbe變化相關(guān)的溫度誤差顯著減少，因?yàn)樗鼈儽舜讼嗷サ窒?（V
FB
~ Vout — V
be Q1
+ V
be Q2
?。?。將Q1和Q2放在相鄰的位置非常重要，因?yàn)檫@樣兩者就處于相同的溫度下，如有可能，請使用雙晶體管封裝。
圖3：電平移位器用Q2抵消Q1相關(guān)的變化。
圖4的第3個(gè)示例顯示帶有一組電荷泵級的升壓轉(zhuǎn)化器，每級“n”向總輸出增加近似“V1”，得到結(jié)果 “Vn + 1”。
圖4：電荷泵二極管壓降可以相互抵消。
總輸出電壓的近似值為：
在公式（1）中，可以看出V
n+1
很大程度上由n的倍數(shù)決定，但受到二級管正向壓降相關(guān)的“誤差項(xiàng)”和電荷泵轉(zhuǎn)換電容
紋波電壓
的影響，會有所減少。假設(shè)所有二極管都是相同類型的，那么它們的正向電壓等于：V
D1
= V
Da
= V
Db
，得出公式（2）：
公式（2）中，右邊的“誤差項(xiàng)”使輸出電壓低于理想的n+1倍。要改進(jìn)這點(diǎn)，VDa和VDb使用肖特基二極管，而VD1使用傳統(tǒng)二極管，正向電壓降等于：
V
Da
= V
Db
= V
D1
/2，得出公式（3）：
從公式（3）可以看出，減少二極管壓降相關(guān)的誤差項(xiàng)從而進(jìn)一步增加輸出電壓是可能的。但公式（3）仍然只是一個(gè)近似值，輸出電壓增加的概念是有效的。
二極管正向電壓和溫度變化常常會降低電路的性能，但不一定總是如此。這些設(shè)計(jì)實(shí)例展示的方法都有可能抵消或最大程度減小二極管溫度相關(guān)的誤差。
結(jié)語
關(guān)于二極管壓降的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。