恒流二极管(CCD)工作原理、电路及其作用
二极管是一种极化的两端电子元件,它在一个方向上传导电流并阻止电流在另一个方向上流动,因为在一个方向上,它的电阻理想地为零,而在另一个方向上它是无限的。这些组件包括两个端子,一个阳极和一个阴极。
根据使用性质的不同,常见的二极管可以分为PN结二极管、齐纳二极管、恒流二极管、肖特基二极管、发光二极管,可应用在各种电气和电子项目中。本文将介绍其中一种二极管,即恒流二极管。
恒流二极管的概念
用于将电流限制或改变到设备最高值的二极管称为恒流二极管(CCD),该二极管也称为电流调节二极管(CRD)和限流二极管或(CLD)。恒流二极管的功能是为电路提供短路保护,其符号如下图所示:
恒流二极管结构和工作原理
恒流二极管的内部结构如下图所示,该二极管包括一个N沟道JFET晶体管,其中晶体管的栅极端子与源极短路,因此它像一个两端限流器或电流源一样工作,相当于一个电压限制齐纳二极管。
与齐纳二极管不同,这些类型的二极管将保持电流稳定而不是电压恒定。一旦电压发生变化,这些二极管就不会改变流经它们的电流。在正向偏置条件下,这些二极管使用1.5伏至6伏的电压工作。这种偏置产生的电流称为正向电流 (Ip),即使差异发生在输入电压和负载电阻内,该二极管也能够保持电流值。
恒流二极管电路
顾名思义,恒流二极管将流经它的电流调节到一些最高水平。如果你在这个二极管上施加的电流超过了它的电流调节点,那么它会通过降低更多的电压来反击。恒流二极管的应用电路如下图所示。该二极管适用于LED(激光二极管)电路,以限制流经LED(激光二极管)的电流。
以下电路由电池、恒流二极管和激光二极管(LED)构成。在以下电路中,恒流二极管与激光二极管串联。一旦通过电压源向恒流二极管施加电压,恒流二极管就会限制电流的流动并向激光二极管提供所需的电压,从而使电路中的激光二极管(LED)二极管开启。
在这里,必须选择恒流二极管的调节点以匹配LED(发光二极管)或者激光二极管的最佳正向电流。这对于激光二极管来说尤其重要,但对于LED来说并不重要,因为普通LED往往更能容忍正向电流变化。此外,恒流二极管的另一个应用是为小型二次电池充电。
恒流二极管特性
下图为恒流二极管特性曲线分为不同区域,可以看出恒流二极管的主要特性包括以下几方面内容:
- 在上图中,曲线的右侧部分在正向偏置条件下运行。因此,正向电流值对于0V至6V范围内的电压是稳定的。
- 这个电流称为调节器电流,用“Ip”表示。例如,1N5283至1N5314系列二极管的稳压器电流值范围为220mA至4.7mA。
- 用于并联组合以获得大电流值。
- 与其他二极管相比,恒流二极管在反向偏置条件下工作。在正向偏置中,二极管的调节过程将从“VL”(限制电压)开始到“POV”(峰值工作电压)。
- 从上面的曲线可以观察到Vk和POV两点之间的电流是稳定的。
- 对于IP和ZT电压,VT是测试电压。
- 对于1N5283至1N5314二极管,像“ZT”这样的阻抗值范围为235KΩ至25 MΩ。
恒流二极管特征
恒流二极管的特点包括以下几个方面内容:
- 其公差为±10%。
- 其工作电压范围为1V至100V。
- 当温度值变化时,它的性能是稳定的。
- 其峰值工作电压为100伏。
- 热阻值为100C/w。
- 其储存温度等级范围为-55至200摄氏度。
- 其功耗为30mW。
- 电流范围为0.192mA至5.6mA。
- 峰值电压额定值范围为50V至100V。
- 阻抗范围从20兆欧到几千欧。
- 不需要任何偏置并提供良好的温度稳定性。
恒流二极管优缺点
恒流二极管的优点包括以下几点:
- 不需要任何额外的电压源。
- 电路很容易设计。
- 即使有电压波动,这些二极管也能保持稳定的电流流动。
- 尺寸小,重量轻。
- 在低压下连续工作,并为高压谐波提供安全性。
恒流二极管的缺点包括以下几点:
- 在正向偏置条件下工作。
- 对高温很敏感。
- 提供了较差的响应。
- 在高频下,噪音水平很高。
恒流二极管的应用
恒流二极管的主要应用包括以下几个方面:
- 限流二极管用于不同的电路,如电池充电器、定时和波形发生器电路。
- 可以用作恒流源,主要用于驱动LED。
- 取代了电话连接设备中的保持线圈。
- 适用于使用大长度LED灯串的电路和灯泡等电压可变源。
- 主要用于调节电流。
- 用于为固态继电器提供输入。
- 用于保护电路免受过压。
总结
以上就是全是关于恒流二极管原理、电路以及应用特性的相关知识内容。不难看出,恒流二极管是一种将电流限制或调节到最大值的电子设备,它是电路中非常重要的二极管,因为它可以防止短路或有害影响,目前在电子和电气领域应用非常的广泛。