如何正确使用二极管

二极管为何不同？

一个词：极性。极性是指某物只有一个方向。磁铁有南极和北极，分子的电子密度会导致电荷不均等，许多电气设备都是用掺杂材料制成的，只允许电流朝一个方向流动。

二极管和晶体管都是如此，它们由二极管 P 和 N 材料制成。二极管类别包括两个可能对控制工程师很重要的例子：硅二极管和 LED。

硅二极管

二极管元件在自动化领域常见的用途可能是尽量减少电感反馈或由直流电流供电的线圈负载装置的“反激”的影响。

虽然本文并非旨在讨论反激电压的概念（本文对此进行了深入讨论），但简而言之，问题出现在线圈带有磁荷时，然后一旦设备关闭，磁场就会崩溃并试图继续将电压强加到控制设备中。

为了防止这种情况发生，我们需要一种只允许电流朝一个方向流动的设备，而不允许电流朝另一个方向流动。二极管就是一个完美的选择。

当二极管连接到线圈装置（例如电磁阀）的两个端子时，有两种选择：

如果二极管以正向偏置并与线圈并联，它将允许所有电流绕过线圈，终导致保险丝烧断。

 
图 2.连接二极管以防止反激电压的正确方法（左）和错误方法（右）。

另一方面，如果你将二极管反向连接到线圈周围，它将不允许线圈电流绕过，但如果你将线圈想象成一个电源（当磁场崩溃时它就是电源），它将允许电流从磁场的一侧流到另一侧的一个小圆圈里，阻止它到达任何其他设备。

确定二极管极性

硅二极管是小型圆柱形器件（直径约为 ? 英寸），两端都有电线伸出。大多数功率二极管的主体为黑色，一端有灰色条纹。低功率信号二极管的主体为橙色，一端有黑色条纹。该条纹（无论是灰色还是黑色）都是阴极端，指向电流流出的那一端。

 
图 3.两种封装样式的硅二极管的极性。

将其与线圈并联时，请确保将条纹端连接到线圈的 + 侧，将非条纹端连接到线圈的 - 侧。

如果你把它们混在一起，你会发现一旦电路通电，就会有大量电流绕过线圈。这可能会使断路器跳闸或保险丝烧断（我希望你安装了保险丝？）LED 极性

如果 LED 单独用于原型设计项目，则必须使用电阻器保护它们，并且必须以正确的方式连接它们。对于本次讨论，我将坚持极性概念（但请在那里放置一个 2k 欧姆电阻器或其他东西）。

仔细观察普通 LED 时，您会注意到两种不对称症状。一种迹象是其中一条引线比另一条长。较长的导线是阳极，电流通过该导线“进入”LED。它必须连接到 + 电源。

 
图 4. LED 的顶部、侧面和符号视图，显示阳极和阴极。

但是，导线总是要修剪的，所以不能太相信导线的长度。第二个症状是 LED 周围的凸缘的一侧被切开，边缘是扁平的。这个扁平的一侧是阴极，必须连接到 - 电源。

如果您购买继电器或堆叠灯等组件内的 LED，数据表将清楚地定义哪根线是 + 输入、哪根是 - 输入，并且它们已经受到限流电阻的保护。

晶体管

NPN 和 PNP 晶体管由与二极管相同的负 (N) 和正 (P) 掺杂材料制成。因此，您不能简单地换出 NPN 或 PNP 晶体管并期望它以相反的方式表现；它根本不起作用。如果您以错误的方向供电，则根本不会流动电流信号。