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二极管其他7种应用电路详解.pdf
二极管其他 7 中应用电路详解
许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单
向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和
应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管
参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，
因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路
无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导
电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性
才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的
温度补偿电路等。
1 二极管简易直流稳压电路及故障处理
二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简
单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这
一管压降是 0.6V 左右，对锗二极管而言是 0.2V 左右。
如图 1.1 所示是由普通 3 只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的
VD1、VD2 和 VD3 是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电
路。
图 1.1 3 只普通二极管构成的简易直流稳压电路
1.1 电路分析思路说明
分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学
者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出 3 只二极管串联，根据串联电路特性可知，这 3 只二极
管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
（2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多
的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可
以看出，在 VD1 正极通过电阻 R1 接电路中的直流工作电压+V，VD3 的负极接
地，这样在 3 只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3 只
二极管 VD1、VD2 和 VD3 是在直流工作电压+V 作用下导通的。
（3）从电路中还可以看出，3 只二极管上没有加入交流信号电压，因为在 VD1
正极即电路中的 A 点与地之间接有大容量电容 C1，将 A 点的任何交流电压旁路
到地端。
1.2 二极管能够稳定直流电压原理说明
电路中，3 只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一
电路的作用是稳定了电路中 A 点的直流电压。
众所周知，二极管内部是一个 PN 结的结构，PN 结除单向导电特性之外还
有许多特性，其中之一是二极管导通后其管压降基本不变，对于常用的硅二极
管而言导通后正极与负极之间的电压降为 0.6V。
根据二极管的这一特性，可以很方便地分析由普通二极管构成的简易直流
稳压电路工作原理。3 只二极管导通之后，每只二极管的管压降是 0.6V，那么 3
只串联之后的直流电压降是 0.6×3=1.8V。
1.3 故障检测方法
检测这一电路中的 3 只二极管最为有效的方法是测量二极管上的直流电压，
如图 1.2 所示是测量时接线示意图。如果测量直流电压结果是 1.8V 左右，说明 3
只二极管工作正常；如果测量直流电压结果是 0V，要测量直流工作电压+V 是
否正常和电阻 R1 是否开路，与 3 只二极管无关，因为 3 只二极管同时击穿的可
能性较小；如果测量直流电压结果大于 1.8V，检查 3 只二极管中有一只开路故
障。
图 1.2 测量二极管上直流电压接线示意图
1.4 电路故障分析
如表 1.1 所示是这一二极管电路故障分析
表 1.1 二极管电路故障分析
名 称
某只二极
管开路
某只二极
管短路
故障分析
电路不能进行直流电压的稳定，
且二极管上没有直流电压，但是
电路中 R1 下端的直流电压升高，
造成 VT1 管直流工作电压升高。
电路能够稳定直流电压，但是 R1
下端的直流电压降低了 0.6V，使
VT1 管直流工作电压下降，影响
了 VT1 管正常工作。
理解方法
二极管导通后的内阻很小，这时相当于 3 只
二极管内阻与电阻 R1 构成对直流电压+V 的
分压电路。当二极管开路后，不存在这种分压
电路，所以 R1 下端的电压要升高。
二极管短路后，它两端的直流电压为 0V，所
以 3 只二极管上的直流电压减小了。
1.5 电路分析细节说明
关于上述二极管简易直流电压稳压电路分析细节说明如下。
（1）在电路分析中，利用二极管的单向导电性可以知道二极管处于导通状态，
但是并不能说明这几只二极管导通后对电路有什么具体作用，所以只利用单向
导电特性还不能够正确分析电路工作原理。
（2）二极管众多的特性中只有导通后管压降基本不变这一特性能够最为合理地
解释这一电路的作用，所以依据这一点可以确定这一电路是为了稳定电路中 A
点的直流工作电压。
（3）电路中有多只元器件时，一定要设法搞清楚实现电路功能的主要元器件，
然后围绕它进行展开分析。分析中运用该元器件主要特性，进行合理解释。
2 二极管温度补偿电路及故障处理
众所周知，PN 结导通后有一个约为 0.6V（指硅材料 PN 结）的压降，同时
PN 结还有一个与温度相关的特性：PN 结导通后的压降基本不变，但不是不变，
PN 结两端的压降随温度升高而略有下降，温度愈高其下降的量愈多，当然 PN
结两端电压下降量的绝对值对于 0.6V 而言相当小，利用这一特性可以构成温度
补偿电路。如图 2.1 所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。
图 2.1 二极管温度补偿电路
对于初学者来讲，看不懂电路中 VT1 等元器件构成的是一种放大器，这对
分析这一电路工作原理不利。
在电路分析中，熟悉 VT1 等元器件所构成的单元电路功能，对分析 VD1 工
作原理有着积极意义。了解了单元电路的功能，一切电路分析就可以围绕它进行
展开，做到有的放矢、事半功倍。
2.1 需要了解的深层次电路工作原理
分析这一电路工作原理需要了解下列两个深层次的电路原理。
（1）VT1 等构成一种放大器电路，对于放大器而言要求它的工作稳定性好，其
中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变，即 VT1 基极电流不
能随温度变化而改变，否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性，
对理解 VD1 构成的温度补偿电路工作原理非常重要。
（2）三极管 VT1 有一个与温度相关的不良特性，即温度升高时，三极管 VT1
基极电流会增大，温度愈高基极电流愈大，反之则小，显然三极管 VT1 的温度
稳定性能不好。由此可知，放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造
成的
2.2 三极管偏置电路分析
电路中，三极管 VT1 工作在放大状态时要给它一定的直流偏置电压，这由偏
置电路来完成。电路中的 R1、VD1 和 R2 构成分压式偏置电路，为三极管 VT1 基
极提供直流工作电压，基极电压的大小决定了 VT1 基极电流的大小。如果不考虑
温度的影响，而且直流工作电压+V 的大小不变，那么 VT1 基极直流电压是稳定
的，则三极管 VT1 的基极直流电流是不变的，三极管可以稳定工作。
在分析二极管 VD1 工作原理时还要搞清楚一点：VT1 是 NPN 型三极管，其
基极直流电压高，则基极电流大；反之则小。
2.3 二极管 VD1 温度补偿电路分析
根据二极管 VD1 在电路中的位置，对它的工作原理分析思路主要说明下列
几点：
（1）VD1 的正极通过 R1 与直流工作电压+V 相连，而它的负极通过 R2 与地线
相连，这样 VD1 在直流工作电压+V 的作用下处于导通状态。理解二极管导通的
要点是：正极上电压高于负极上电压。
（2）利用二极管导通后有一个 0.6V 管压降来解释电路中 VD1 的作用是行不通
的，因为通过调整 R1 和 R2 的阻值大小可以达到 VT1 基极所需要的直流工作电
压，根本没有必要通过串入二极管 VD1 来调整 VT1 基极电压大小。
（3）利用二极管的管压降温度特性可以正确解释 VD1 在电路中的作用。假设温
度升高，根据三极管特性可知，VT1 的基极电流会增大一些。当温度升高时，二
极管 VD1 的管压降会下降一些，VD1 管压降的下降导致 VT1 基极电压下降一些，
结果使 VT1 基极电流下降。由上述分析可知，加入二极管 VD1 后，原来温度升
高使 VT1 基极电流增大的，现在通过 VD1 电路可以使 VT1 基极电流减小一些，
这样起到稳定三极管 VT1 基极电流的作用，所以 VD1 可以起温度补偿的作用。
（4）三极管的温度稳定性能不良还表现为温度下降的过程中。在温度降低时，
三极管 VT1 基极电流要减小，这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管 VD1
后，温度下降时，它的管压降稍有升高，使 VT1 基极直流工作电压升高，结果
VT1 基极电流增大，这样也能补偿三极管 VT1 温度下降时的不稳定。
2.4 电路分析细节说明
电路分析的细节说明如下。
（1）在电路分析中，若能运用元器件的某一特性去合理地解释它在电路中的作
用，说明电路分析很可能是正确的。例如，在上述电路分析中，只能用二极管的
温度特性才能合理解释电路中 VD1 的作用。
（2）温度补偿电路的温度补偿是双向的，即能够补偿由于温度升高或降低而引
起的电路工作的不稳定性。
（3）分析温度补偿电路工作原理时，要假设温度的升高或降低变化，然后分析
电路中的反应过程，得到正确的电路反馈结果。在实际电路分析中，可以只设温
度升高进行电路补偿的分析，不必再分析温度降低时电路补偿的情况，因为温
度降低的电路分析思路、过程是相似的，只是电路分析的每一步变化相反。
（4）在上述电路分析中，VT1 基极与发射极之间 PN 结（发射结）的温度特性
与 VD1 温度特性相似，因为它们都是 PN 结的结构，所以温度补偿的结果比较
好。
（5）在上述电路中的二极管 VD1，对直流工作电压+V 的大小波动无稳定作用，
所以不能补偿由直流工作电压+V 大小波动造成的 VT1 管基极直流工作电流的不
稳定性。
2.5 故障检测方法和电路故障分析
这一电路中的二极管 VD1 故障检测方法比较简单，可以用万用表欧姆档在
路测量 VD1 正向和反向电阻大小的方法。
当 VD1 出现开路故障时，三极管 VT1 基极直流偏置电压升高许多，导致
VT1 管进入饱和状态，VT1 可能会发烧，严重时会烧坏 VT1。如果 VD1 出现击穿
故障，会导致 VT1 管基极直流偏置电压下降 0.6V，三极管 VT1 直流工作电流减
小，VT1 管放大能力减小或进入截止状态。
3 二极管控制电路及故障处理
二极管导通之后，它的正向电阻大小随电流大小变化而有微小改变，正向电
流愈大，正向电阻愈小；反之则大。
利用二极管正向电流与正向电阻之间的特性，可以构成一些自动控制电路。如图
3.1 所示是一种由二极管构成的自动控制电路，又称 ALC 电路（自动电平控制
电路），它在磁性录音设备中（如卡座）的录音电路中经常应用。
图 3.1 二极管构成的自动控制电路
3.1 电路分析准备知识说明
二极管的单向导电特性只是说明了正向电阻小、反向电阻大，没有说明二极
管导通后还有哪些具体的特性。
二极管正向导通之后，它的正向电阻大小还与流过二极管的正向电流大小相
关。尽管二极管正向导通后的正向电阻比较小（相对反向电阻而言），但是如果
增加正向电流，二极管导通后的正向电阻还会进一步下降，即正向电流愈大，
正向电阻愈小，反之则大。
不熟悉电路功能对电路工作原理很不利，在了解电路功能的背景下能有的放
矢地分析电路工作原理或电路中某元器件的作用。
ALC 电路在录音机、卡座的录音卡中，录音时要对录音信号的大小幅度进行
控制，了解下列几点具体的控制要求有助于分析二极管 VD1 自动控制电路。
（1）在录音信号幅度较小时，不控制录音信号的幅度。
（2）当录音信号的幅度大到一定程度后，开始对录音信号幅度进行控制，即对
信号幅度进行衰减，对录音信号幅度控制的电路就是 ALC 电路。
（3）ALC 电路进入控制状态后，要求录音信号愈大，对信号的衰减量愈大。
通过上述说明可知，电路分析中要求自己有比较全面的知识面，这需要在
不断的学习中日积月累。
3.2．电路工作原理分析思路说明
关于这一电路工作原理的分析思路主要说明下列几点：
（1）如果没有 VD1 这一支路，从第一级录音放大器输出的录音信号全部加到
第二级录音放大器中。但是，有了 VD1 这一支路之后，从第一级录音放大器输
出的录音信号有可能会经过 C1 和导通的 VD1 流到地端，形成对录音信号的分
流衰减。
（2）电路分析的第二个关键是 VD1 这一支路对第一级录音放大器输出信号的
对地分流衰减的具体情况。显然，支路中的电容 C1 是一只容量较大的电容（C1
电路符号中标出极性，说明 C1 是电解电容，而电解电容的容量较大），所以
C1 对录音信号呈通路，说明这一支路中 VD1 是对录音信号进行分流衰减的关键
元器件。
（3）从分流支路电路分析中要明白一点：从第一级录音放大器输出的信号，如
果从 VD1 支路分流得多，那么流入第二级录音放大器的录音信号就小，反之则
大。
（4）VD1 存在导通与截止两种情况，在 VD1 截止时对录音信号无分流作用，
在导通时则对录音信号进行分流。
（5）在 VD1 正极上接有电阻 R1，它给 VD1 一个控制电压，显然这个电压控制
着 VD1 导通或截止。所以，R1 送来的电压是分析 VD1 导通、截止的关键所在。
分析这个电路最大的困难是在 VD1 导通后，利用了二极管导通后其正向电
阻与导通电流之间的关系特性进行电路分析，即二极管的正向电流愈大，其正
向电阻愈小，流过 VD1 的电流愈大，其正极与负极之间的电阻愈小，反之则大。
3.3 控制电路的一般分析方法说明
对于控制电路的分析通常要分成多种情况，例如将控制信号分成大、中、小
等几种情况。就这一电路而言，控制电压 Ui 对二极管 VD1 的控制要分成下列几
种情况。
（1）电路中没有录音信号时，直流控制电压 Ui 为 0，二极管 VD1 截止，VD1
对电路工作无影响，第一级录音放大器输出的信号可以全部加到第二级录音放
大器中。
（2）当电路中的录音信号较小时，直流控制电压 Ui 较小，没有大于二极管
VD1 的导通电压，所以不足以使二极管 VD1 导通，此时二极管 VD1 对第一级录
音放大器输出的信号也没有分流作用。
（3）当电路中的录音信号比较大时，直流控制电压 Ui 较大，使二极管 VD1 导
通，录音信号愈大，直流控制电压 Ui 愈大，VD1 导通程度愈深，VD1 的内阻愈
小。
（4）VD1 导通后，VD1 的内阻下降，第一级录音放大器输出的录音信号中的一
部分通过电容 C1 和导通的二极管 VD1 被分流到地端，VD1 导通愈深，它的内
阻愈小，对第一级录音放大器输出信号的对地分流量愈大，实现自动电平控制。
（5）二极管 VD1 的导通程度受直流控制电压 Ui 控制，而直流控制电压 Ui 随着
电路中录音信号大小的变化而变化，所以二极管 VD1 的内阻变化实际上受录音
信号大小控制。
3.4 故障检测方法和电路故障分析
对于这一电路中的二极管故障检测最好的方法是进行代替检查，因为二极管
如果性能不好也会影响到电路的控制效果。
当二极管 VD1 开路时，不存在控制作用，这时大信号录音时会出现声音一
会儿大一会儿小的起伏状失真，在录音信号很小时录音能够正常。
当二极管 VD1 击穿时，也不存在控制作用，这时录音声音很小，因为录音
信号被击穿的二极管 VD1 分流到地了。
4 二极管限幅电路及故障处理
二极管最基本的工作状态是导通和截止两种，利用这一特性可以构成限幅电
路。所谓限幅电路就是限制电路中某一点的信号幅度大小，让信号幅度大到一定
程度时，不让信号的幅度再增大，当信号的幅度没有达到限制的幅度时，限幅
电路不工作，具有这种功能的电路称为限幅电路，利用二极管来完成这一功能
的电路称为二极管限幅电路。
如图 4.1 所示是二极管限幅电路。在电路中，A1 是集成电路（一种常用元器
件），VT1 和 VT2 是三极管（一种常用元器件），R1 和 R2 是电阻器，VD1～
VD6 是二极管。
