有趣的实验：熟悉二极管。方案、说明

有趣的实验：了解二极管。无线电电子电气工程百科全书

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二极管 - 最简单的半导体器件，可沿一个方向（从阳极到阴极）传递电流。尽管如此，它还是非常有趣，并且广泛应用于无线电电子学中。拟议的实验将证实这一点。

让我们立即预约，在实验中我们将采用两种类型的二极管 - 锗和硅，最常见的系列：D9 和 KD105（图 1）。它们的特性 - 正向电流 (Ipr)（即正向通过二极管的电流（从阳极到阴极））与施加到二极管的正向电压 (Upr)（在二极管的端子之间测量）的依赖性阳极和阴极）略有不同。与锗二极管相比，硅二极管在更高的电压下开始开启（见图 1），因此锗二极管的特性要平滑得多 - 该特性有时会用于某些器件的设计中。

有趣的实验：熟悉二极管

电子安全。从一个简单的实验开始（图2a）：取一块1 V电池GB4,5（3336型）并通过硅二极管VD1连接电压表PV20（Ts1万用表应工作在这种模式下）。电压表指针显示什么？电压接近电池电压，但不等于电池电压（稍后我们将讨论其原因）。当您打开锗二极管而不是硅二极管时，电压表将显示几乎等于电池电压的电压。

有趣的实验：熟悉二极管

在这两种选择中，二极管都是正向连接的，大约有几十微安的电流流过它，二极管上下降的正向电压与电池电压相比很小。

现在更改连接电池端子的极性。二极管的正极将连接到电池的负极，即二极管将以相反的方向导通。如果它是硅，则电压表指针将不会移动，因为它的电阻与该夹杂物几乎是无限的。锗的情况则不同。例如，D9系列的二极管反向电阻约为2MΩ，Ts20在10V范围内的输入电阻为200kΩ。因此，电压表指针将记录大约比电源电压小10倍的电压。但值得切换到较小的测量范围，因为电压表测量的电压也会下降 - 毕竟，设备的输入电阻会变小，这意味着由反向电阻形成的分压器的传输系数二极管和电压表的输入电阻将发生变化。

从这个实验中得出什么结论？二极管能够保护负载免受意外施加反极性电压的影响。许多年前，无线电爱好者在某些设计的电源电路中内置了二极管，特别是小型晶体管收音机。结果，可以避免电源连接错误时出现的故障（晶体管故障）。您可以在各种开发中使用此类保护。

然而，问题出现了：为什么在现代设计中找不到这样的保护？实验将有助于回答这个问题，为此您需要一块 4,5 V 电池、一个二极管（锗和硅）和两个电压表（图 2，b）。电压表PV1控制电源电压，PV2控制负载上的电压，负载受到二极管保护。只要负载电阻（在本例中为电压表的输入电阻）较高，流过锗二极管的电流就很小，并且其两端几乎没有压降。电压表将显示相同的读数。

将一个电阻为 2 kOhm 的恒定电阻与 PV1 电压表并联 - 电压表指针将记录负载两端电压的下降。当连接430欧姆的电阻时，由于二极管的正向电压更高，电压会变得更低。

当您安装硅二极管代替 VD1 时，即使没有连接电阻，电压表 PV2 上的电压也将低于 PV1 上的电压。如果比较二极管的特性（见图1），这一点就不难解释。在相同甚至微弱的正向电流下，锗二极管上的正向电压小于硅二极管上的正向电压。连接电阻会导致二极管的正向电压增加，这意味着负载两端的电压降低。

确实，随着通过 KD1 系列硅二极管的正向电流增加至 105 mA（对于 D300 - 从 9 至 10 mA，具体取决于二极管的具体类型），正向电压不会超过 90 V。然而，当使用电压 9 为该结构供电时，其损耗； 4,5 V，尤其是 3 V 很明显。这就是为什么这种保护方法没有得到广泛使用。

在业余无线电实践中，可能需要保护以小信号运行的设备的输入电路免受意外高电压的影响。在这种情况下，我们必须记住硅二极管，它仅在达到一定电压时才开始通过电流。毕竟，就其特征而言，初始部分沿着水平轴延伸。二极管的这一特性被用来将其用作电子保护元件。

实验（图2，c）将确保上述内容，为此，除了硅二极管、恒定和可变电阻器、3336电池、开关和测量范围为例如，需要 3 V（Ts20 万用表）。

首先根据图示将可变电阻器 R1 的滑块设置到较低位置，开关 SA1 提供电源电压。将电阻滑块平稳向上移动，根据电压表指针的偏转观察二极管上电压平稳上升。在电压约为 0,6 V 时，电压表上的电压增量将开始减少，很快设备的指针将几乎停止（在电压约为 0,7...0,8 V 时），并且即使在根据图示位置，可变电阻滑块位于上方，即 4,5 V 将提供给保护装置。

发生了什么？达到一定电压时，二极管闭合，电压表测量从可变电阻器发动机获取的电压。然后二极管开始打开并分流电压表，在这种情况下模拟受保护的电路。随着电压的增加，通过二极管的电流增加，这意味着它的分流效应也增加。很快，二极管打开得太多，以至于它开始完全绕过电压表。尽管由于电阻器 R2 两端的压降过大，外部电压（取自可变电阻器引擎）发生变化，二极管上的电压仍保持稳定。

在这种情况下，二极管可以防止特定极性的电压意外增加。如果需要保护电路免受不同极性的电涌影响，请将两个二极管并联 - 一个处于正向，另一个处于相反方向。

当需要在比一个二极管提供的电压更高的电压“触发”保护时，可能会出现一种情况。然后安装两个或多个串联的二极管（图2，d）。测试这个选项并亲自看看。

亮度控制。大家知道，平口袋手电筒使用的是3336电池，电压为4,5V，灯头电压为3,5V。使用新电池，灯头发出的光非常亮。如果需要，可以通过在其电路中加入硅二极管VD1和附加开关SA1来稍微降低亮度（图3，a）。将这个装置安装在面包板上并确保其正常工作。

有趣的实验：熟悉二极管

当开关触点闭合时，灯EL1的亮度最大。当二极管开始工作时，值得将开关设置到断开触点的位置。其上的正向电压会降低灯上的电压，并且其亮度会降低。

二极管在交流电路中工作效率更高（图 3，b），例如可以由夜灯供电。这里，当 SA1 开关的触点打开时，由于二极管特性的表现，灯上的电压（平均电压）会出现更大的下降 - 在一个方向上传递电流，在这种情况下仅在正方向上传递电流二极管阳极上交流电压的半周期。

选择变压器时，应确保绕组 II 上的电压不超过白炽灯的设计电压。

通过两根电线控制灯。如果您需要分别打开距离开关一定距离且仅通过两根电线连接的两盏灯，该怎么办？在这种情况下请记住二极管。

当用直流电为线路供电时（图 4，a），需要两个二极管 - 每个二极管都包含在“自己的”灯的电路中，但方向不同：一个在正向，另一个在反向。相反。当开关SA1处于图中所示位置时，电流流经二极管VD1和灯EL1——灯亮。当开关设置到不同位置时，电流将仅流过VD2二极管和EL2灯。灯 EL1 将熄灭，EL2 将点亮。

有趣的实验：熟悉二极管

如果接线由交流电供电，两个二极管是不够的，因为尽管每个二极管都以其“自己的”半周期运行，但灯会同时闪烁。因此，您必须再添加两个二极管（图 4，b），并在每个二极管的电路中放置一个单独的开关。

要点亮灯EL1，需要闭合开关SA2的触点，并且仅点亮灯EL2-开关SA2。当两个开关的触点闭合时，所有灯都会亮起。简便。

确实，这些灯会半心半意地发光，因为电流仅在变压器 T1 次级绕组上的交流电压的一个半周期内流过每个灯。为了保持相同的照明亮度（这样可以将灯直接连接到变压器），可以建议使用更高功率的灯。

倍压器。该装置，其原理图如图所示。 5、a是半波整流器。电容器C1上的直流电压U1将超过变压器次级绕组上交流电压表测量的交流电压约1,4倍，即对应于交流正弦电压半波的幅值。

有趣的实验：熟悉二极管

通过添加一个二极管 (\/5) 和一个电容器 (C02)，将整流器输出端的恒定电压几乎加倍（图 2b）并不困难。现在您得到了一个可与交流电压的两个半波一起工作的整流器。在正半波期间，电容器C1将根据该方案在变压器绕组II的上端充电，在负半波期间，电容器C2将被充电。由于电容器串联连接，它们两端的电压（U1 和 U2）将相加，最终电压 (U3) 将是每个电容器上的两倍。因此，这种整流器称为倍压整流器。它是在降压变压器只有一个次级绕组的情况下实现的。

对于实验，任何次级绕组电压为 6 ... 10 V 的降压网络变压器都是合适的。二极管除了图中所示的以外，还可以是任何整流器、硅或锗（甚至是任何D9系列就可以了）。电容器 - 任何氧化物，每额定电压至少有 10 微法的容量，至少是变压器次级绕组上交流电压的两倍。

二极管探头。如何确定铺设在公寓的两个房间之间的两线通信线路的端点？

有趣的实验：熟悉二极管

当然，这里不能使用欧姆表，因为它的探头不够长。二极管再次发挥作用（图 6）。它连接到同一房间内的线路的电线末端（可以用组装成球的两线网线来模拟），并标记出连接二极管阳极的电线。在另一个房间里，由 1 电池和电压为 2 V 的白炽灯组装而成的信号装置的探针 XP3336 和 XP3,5 连接到电线的末端，先连接一个极性，然后连接到另一个极性。

在其中一种连接选项中，指示灯将闪烁，表明电流通过通信线路和二极管。反过来，这将使我们能够证明二极管阳极和电池正极端子电路连接的一端属于同一根电线。

用于实验的二极管可以是任何硅或锗，设计用于通过超过白炽灯电流的电流。

作者：V.Polyakov，莫斯科

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