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)用進行了詳盡的闡述。
二極管
晶體二極管為一個由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。當不存在外加電壓時，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴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)。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，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。當外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(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以及手機等的顯示屏都將發(fā)光二極管用作屏背光源 。
?。?）汽車以及大型機械中的應(yīng)用
發(fā)光二極管在汽車以及大型機械中得到廣泛應(yīng)用。汽車以及大型機械設(shè)備中的方向燈、車內(nèi)照明、機械設(shè)備儀表照明、大前燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、尾燈等都運用了發(fā)光二極管。主要是因為發(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、光度強等特點，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
在當今繁華的商業(yè)時代，霓虹燈是城市繁華的重要標志，但霓虹燈存在很多缺點，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，因為發(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、無需維護等特點。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)而言還是一個電阻，只是導(dǎo)通的時候電阻很小，不導(dǎo)通的時候接近無窮大，而導(dǎo)通時候的電阻會分擔(dān)一定的電壓，所以叫管壓降。二極管的壓降是0.7V，低于這個電壓二極管是不會導(dǎo)通的，高于這個電壓，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，仍然可以認為壓降還是0.7V。因為有0.7V的壓降，不可以等同于導(dǎo)線，二極管兩端電壓就是壓降，當二極管導(dǎo)通時這個電壓約為0.7V，當然不是0 。當電流不變化時，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，實際應(yīng)用中因為限流電阻的存在這個電流不可能很大。若一個二極管D一個電阻R和一個電源U串聯(lián)的話，電流的計算方法是（U-0.7）/R 。
二極管壓降變化補償
二極管正向壓降與二極管整流同樣實用，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)用中的容差錯誤。本文將通過三個實例來展示如何達成這一目標。
您可以使用一個電阻器和一個齊納二極管構(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)一個二極管來改進調(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)。當穩(wěn)壓二極管電壓大于4.7V時，溫度系數(shù)逐漸變?yōu)檎龜?shù)，因此當工作溫度升高時，齊納二極管電壓隨之升高。如果與溫度系數(shù)為負值的二極管配對，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，對應(yīng)的溫度系數(shù)為負值，串聯(lián)一個二極管實際上會增大調(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，溫度系數(shù)會逐漸變?。?3mV/°C），因此務(wù)必在齊納二極管有電流經(jīng)過時進行檢查。理想的情況是正負溫度系數(shù)完全相互抵消，但是這不切實際也沒有必要，簡單的改進便已足夠。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（或兩個以上）二極管改進抵消的效果。
圖2顯示了在工作溫度范圍為25°C~100°C時，在沒有串聯(lián)二極管、串聯(lián)一個二極管和串聯(lián)兩個二極管的情況下，圖1中計算得出的電壓調(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：將一個或多個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是一個負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，輸出電壓以接地端為基準。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，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的一個好處是可以使Q2的正向電壓和Q1的電壓非常接近，因為流經(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。另一個好處是兩個電阻器具有相同的溫度系數(shù)，使兩者可以更準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，因為它們彼此相互抵消 （V
FB
~ Vout — V
be Q1
+ V
be Q2
?。?。將Q1和Q2放在相鄰的位置非常重要，因為這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”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”使輸出電壓低于理想的n+1倍。要改進這點，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)的誤差項從而進一步增加輸出電壓是可能的。但公式（3）仍然只是一個近似值，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)計實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。