正确使用二极管

在电子领域，组件设备级世界与控制和自动化工程领域很少有交叉，这实际上是相当令人惊讶的。让我们面对现实吧 - 控制工程师不想构建电路。这些工程师想要打开盒子，将设备连接到 DIN 导轨，然后拧紧电线。完毕。启动它。

然而，有时控制工程师必须稍微修改系统以包含一些辅助组件。其他时候，需要对系统进行原型设计，并且连接板级组件对于对设计进行基准测试至关重要。对于这些情况，了解如何使用这些组件非常重要。

图 1.各种二极管的分类，从大到非常小 (SMD)。

为什么二极管不同？

一个词：极性。极性是一个术语，表示某物具有单一方向。磁铁有北极和南极，分子的电子密度会导致电荷不等，许多电气设备都是用掺杂材料制成的，这种材料只允许电流沿一个方向流动。

二极管以及由二极管 P 和 N 材料制成的晶体管就是这种情况。二极管类别包括两个对控制工程师可能很重要的示例：硅二极管和 LED。

硅二极管

二极管元件在自动化中常见的用途可能是限度地减少感应反馈的影响，或通过直流电流供电的基于线圈的负载设备的“反激”。

虽然本文并不是要讨论反激电压的概念（这里将深入讨论），但总而言之，当线圈带有磁荷时，就会出现问题，然后一旦设备关闭，磁荷就会消失。磁场崩溃并试图继续将电压施加到控制设备中。

为了防止这种情况发生，我们需要一种只允许电流沿一个方向流动，而不允许电流沿另一个方向流动的装置。这对于二极管来说是一个完美的工作。

当二极管连接到线圈设备（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连接并与线圈并联，它将允许所有电流绕过线圈，终会导致保险丝烧断。

连接二极管的替代方法 - 正确和错误

图 2.连接二极管以防止反激电压的正确（左）和错误（右）方法。

另一方面，如果您将二极管反向连接在线圈周围，它将不允许线圈电流旁路，但如果您将线圈想象为电源（当磁场崩溃时，它就是电源），它将允许电流以一个小圆圈从理事会的一侧流向另一侧，从而防止电流到达任何其他设备。

确定二极管极性

硅二极管是小型圆柱形器件（直径约 1/4 英寸），两端均伸出电线。大多数功率二极管都有一个黑体，一端有灰色条纹。低功率信号二极管具有橙色主体，一端有黑色条纹。那个条纹，不管是灰色的还是黑色的，都是阴极端，指向电流流出的那一端。

两种二极管

图 3.两种封装形式的硅二极管的极性。

将其与线圈并联时，请确保将带状端连接到线圈的 + 侧，将非带状端连接到线圈的 - 侧。

如果将它们混合起来，您会发现一旦电路通电，就会有大量电流绕过线圈。它可能会使断路器跳闸或熔断保险丝。

LED 极性

如果 LED 单独用于原型设计项目，则必须用电阻器对其进行保护，并且必须以正确的方式连接。对于本次讨论，我将坚持极性概念（但请在其中粘贴 2k 欧姆电阻器或其他东西）。

当您仔细观察普通 LED 时，您会注意到两种不对称症状。一个迹象是其中一根引线比另一根长。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。

LED 的极性

图 4. LED 的顶视图、侧视图和符号视图，显示阳极和阴极。

然而，引线总是会被修剪，所以不能太相信电线的长度。第二个症状是围绕 LED 的凸缘的一侧被切割成扁平边缘。这个平坦的一面是阴极，它必须连接到电源。

如果您在继电器或堆栈灯等组件内购买 LED，数据表将清楚地定义哪根线是 + 输入，哪根线是 - 输入，并且它们已经受到限流电阻器的保护。

晶体管

NPN 和 PNP 晶体管采用与二极管相同的负（N 和正 (P)）掺杂材料制成。因此，您不能简单地更换 NPN 或 PNP 晶体管并期望其以相反的方式运行；它不会如果供电方向错误，则根本不会有电流信号流动。