2005-05-17：二极管电路（二）
时间还早，C# 和空姐 MM 都没有在 MSN 上，我于是想应该重新搜一下二极管的种类，毕竟有了点基础，现在不至于啥都看不明白了吧？打开 GOOGLE 的主页，搜了下 “二极管种类”，有个页面链接到一个论坛之中。
打开这个贴子仔细阅读了一下，二极管的分类大概有根据构造分和根据用途分这样两种分的方法。“点接触”和“面接触”属于按构造分类，属于这种分类法的还有“合金型”、“扩散型”、“台面型”、“平面型”和“外延型”等。至于每种构造形式的二极管怎样制造怎么使用之类对我来说就显得过于专业了。
按用途分类看似较容易理解一些，“稳压管” 就是按用途分成的一类，还有 “检波管”、“开关管”、“限幅管”、“续流管”、“变容管”、“发光管”，甚至还有“激光管”。这个东西好像有点神啊？仔细想一下也没什么夸张的，不是有一种“激光教鞭”吗？打火机那么大的东西，装上电池就能发出一束红光来，应该就是“激光二极管”做的吧？
师：“今天这么早啊？又泡 MM？”
我：“没有啦。我在查二极管的分类。‘面接触’是怎么回事啊？”
师：“我不想给你说二极管的制造方法，不怎么实用还有点难。”
我：“你不肯教我怎么玩沙子？看来我只能和尿泥了。”
师：“我也没玩过沙子啊，教你也只能照本宣科人云亦云。就算教会你玩沙子你也玩不起来啊？上哪儿 能买到那九个 9 的‘硅’？”
我：“那这些分类看来是没什么用处喽？那怎么还有人写那么大张的贴子给人介绍？”
师：“介绍这些太没意思，我认为这种分门别类大可以淡化。我们以后会讨论一点‘平面’二极管的相关内容，更多地是讨论二极管的具体用法。”
我：“就是讨论按用途分类是吗？”
师：“我不会给你分那么多类，你以后根据我们讨论的内容到这些分类里对号入座吧。”
我：“那咱先讨论一下 ‘稳压管’ 吧，这个东西总是被击穿后才起‘稳压’作用？”
师：“你总是打乱我的计划，你又搜到稳压二极管了？”
我：“是啊，我是想查一下 ‘反向击穿’的，结果查出了‘稳压管’。”
我：“这个 ‘稳压管’ 就属于 ‘必要的击穿’ 吧？”
师：“这个稳压管还是可以给你说一说，以后用得着。首先这个‘稳压管’的用途是获得一个稳定的电压，这个电压可用作电路的供电电源。”
注意是“可”用作电源，实际是仅在某些情况下用作电源，并不是经常用做电源。
我：“这个我已经查到了，我是说它是利用了 ‘
师：“对，就是这个特性。我们经常需要不同的电源电压，比如
我：“就是说某个型号反向击穿电压是
师：“对，我传个 PDF 文件（1N4728-4764.pdf）给你，这是十分常见的稳压管。”
我：“型号真多，Electrical Characteristics 表中的数据都是什么意思啊？”
师：“这些数据只会给你带来疑问，先别去琢磨它。你看一下这一系列管子的稳压值有什么规律？就是最左有
我：“好像跟电阻的标称值很相似啊？”
师：“没错，就是
师：“在研究 ‘绝缘体击穿’ 这个问题的科学家中，有个名叫 ‘克拉伦斯·梅尔文·齐纳（Clarence Melvin Zener）’的人很有名，他的理论发现促使贝尔实验室开发出稳压二极管。”
我：“我明白稳压二极管为什么又叫做‘齐纳二极管（Zener diode）’了？”
师：“是的，以这位科学家的名字命名的。”
师：“
我：“那这又是什么个道理呢？”
师：“这个道理我可是说不清楚了。你现在只需记住高掺杂
我：“雪崩？听着挺瘆人的。是形容电流像雪崩一样先小后大起来越猛烈地增大吗？”
师：“差不多是这个意思吧。”
我：“啥时候能有个‘C#二极管’啊？‘活跳尸二极管’也行啊？”
师：“本世纪之内俺是没希望了。下个世纪的重任就落在你肩上了。”
我：“能活到下个世纪我真成了‘活跳尸’了。”
师：“好了，我们得按我的计划来讨论了，没时间了。今天的内容是二极管的串联和并联。”
我：“怎么这也要串联并联啊？”
师：“呵呵，我喜欢用这两个词，可能除我之外没人把这些称为串联和并联。”
我：“那我要跟别人讨论时用你这说法会不会被认为‘外行’啊？”
师：“也可能被认为是高手高手高高手呢。”
师：“好了，说正经的，两个二极管串联后有 4 种电路形式（figure0069），更多的管子串联我们就不 研究了。”
我：“4 个图里（c）和（d）完全没意义，不论正向接电还是反向接电都应该是不通的。”
师：“你说的没错。那么图（a）和图（b）呢？这两个图有点讲究。”
我：“这两个分明是一个图嘛？只不过画的方向不一样而已。搞什么啊？”
师：“是啊，这两个图确实是一样的。我们就研究一下两个二极管这样串联。”
师：“首先是两个管子正向接电，电源电压要达到多高两个管子才能导通？”
我：“一个管子是
师：“对了，两个管子的正向压降加在一起。那么反向接电呢？电压多高两个管子击穿？”
我：“那就是
以上二极管均以 1N4148 为例。
师：“那我们来一点新鲜的，收这个图看看吧。（figure0070）”
我：“这个图是啥意思？左边的电路可以输出
师：“是啊，
我：“那么左边电路的输出不可以直接连接到右边电路的输入吗？”
师：“电路 A 输出 1 时，信号电压比电路 B 的电源还要高出
我：“很可能不允许？就是说也有可能是允许的？”
师：“你怎么总爱瞎猜啊？右侧电路不允许输入超出电源电压范围太大的信号，超一点可以。你想想应该怎么办？”
不能直接连到右侧电路的输入端，那就把 降低到 然后再接到右边电路的输入端呗？这可以用个电阻加 的稳压管来做。 经电阻加到稳压管上，把稳压管击穿后就只有 了，多出来的 落在电阻上。
我：“就是这个图了（figure0071）。你觉得怎么样？”
注意此图中稳压二极管的电路图符号，代表
区的是一折线，与肖特基二极管有区别。另外，此图中稳压值 也不是标称值。
师：“我发现你小子是真聪明啊！现学现用？刚知道稳压管怎么回事这就用上啦？”
我：“听这话好像我这个图对啦？哈哈。”
师：“稳压管用的电路图符号是对的。”
我：“就对了这么一点？”
师：“稳压管的接电方向是对的。阳极接的是 GND 吧？”
我：“是 GND，我没标出来 难道要接
师：“当然要接 GND 了。当‘电路 A’输出
我：“我没算稳压管的限流电阻应该多大，假设没有问题吧。”
师：“另外稳压管也没有
师：“应该说原理上是对的，可不是我想讨论的样子。你收我这个图看看。（figure0072）”
我：“你这算俩二极管串联？”
师：“只是形式上像是串联。呵呵。”
我：“你用普通二极管行吗？D2 反向击穿电压算
师：“加上
我：“
师：“D1 阴极是
我：“
师：“就是这样。你还是不太适应这种计算。”
我：“这行吗？这不还是比电源高吗？”
师：“我说了允许比电源超一点的。”
我：“你说可以比电源超一点原来是为了这个啊？有点像我们老师出考题了。自己给自己铺好后路，然后迷糊别人玩。”
师：“那么左边输出
我：“
师：“这两个二极管这么使用，就叫做‘箝位(clamp)’ 二极管，它可以把过高或过低的电位 ‘箝制’ 在一个能接受的范围内。”
noob-coder注：箝位，又称钳位。
我：“这个就叫 ‘箝位’ 二极管啊？按用途分的类里有这个说法。”
师：“下面我们就要谈谈图（c）和图（d）了。”
我：“不是说这两个图没有意义吗？”
师：“你收这个图（figure0073）分析分析。形式上和图（figure0069-d）相似。”
这个图上
的电源经二极管 D1 给电路 A 供电，同时有 电池 B 也通过二极管 D2 给电路供电，这两个二极管都导通吗？显然如果 D1 导通了的话那么 D2 是导通不了的，因为 D1 导通了之后 Vcc 这一端有 的电压，而 D2 阳极只有 比阴极电压低，它无法导通。那么如果 电源开关断开了呢？这时 电池就应该通过 D2 给电路供电了，但只能供出 的电压来，有 降在二极管 D2 上了。
我：“我知道了，如果
师：“完全正确。这个电池就是这个电路的 ‘后备’电池。”
我：“有问题！如果这个电路应该使用
师：“这个电路肯定设计成能适应 ‘宽电源电压’，电源从
我：“你这个解释太牵强了吧？我有个更好的想法。”
师：“是啊？那你说说，这回我洗耳。”
我：“你慢慢洗，我还没想好呢。呵呵。”
假设这个电路必须用
的电源，一点都不能少，那么二极管 D1 应该去掉，这样电源就没有 的电压降落了。电池接的 D2 得留着，总得和 主电源隔离开。电池应该用 的，不过用能买到的电池还凑不出这个电压来。4 节干电池串联总电压为 ，如果二极管上能降 就好了。印像中好像 1N4148 能降下 的电压来，我重新打开 1N4148.PDF 查了下，果然，1N4148 在流过 电流时有 的压降，（见 1N4148.PDF 中 Electrical Characteristics 表格 栏中第 3 个数值），一切刚刚好。
我：“我画了个图（figure0074）你看看，画图太费劲了。”
师：“我洗的是耳不是眼，你给说说你是怎么想的？”
我：“我是假设电路必须使用
师：“你干嘛要用 D2 隔离
我：“不知道，就是有这么个感觉，觉得应该隔开。”
师：“你
我：“哈哈，早就想到你会说这个。你对 Datasheet 显然不重视。我查了 1N4148.PDF，当
师：“真的啊？这我还真没注意。怎么会不是
我：“哈哈，你这个老鸟也不是处处比我这菜鸟强啊！仔细阅读 Datasheet 吧，谦虚使你进步，下不为例。”
师：“说你胖你还就喘上了。是你该仔细阅读 Datasheet，正向电压分成两个竖列，表头上分别注明 了 Min. 和 Max.，知道什么意思吗？”
我：“Min.是‘最小’的意思，Max.是‘最大’，这怎么啦？”
师：“100 万个 1N4148 每个都流过
我：“这个
师：“这个
我：“那它怎么会没有最小值呢？左边是空着的。”
师：“最小值没有保证，多小都有可能。如果你因为买到了一个管子由于正向压降非常小导致你的电路不能正常工作，那是不能投诉的。”
这里对“最小值”为空的解释未必正确，有待探讨。
我：“可上面一行就是有两个值的，正向压降最小有
师：“那一行的管子型号是 1N916B 啊。 那个字母 B 你应该知道什么意思吧？”
我：“这个 1N916 的性能参数分在 B 档？”
师：“对，B 档的 1N916 在流过
我：“那 A 档的在什么数值之间？”
师：“不知道。可能不再生产 1N916A 了。”
我：“我还以为我这个想法怪不错的呢，这回受打击了。”
师：“有想法就好，有不成熟的甚至不对的想法更有助于学习。你发现没，Datasheet 中的 ‘图形’ 比 ‘表格’更有参考价值。”
我：“对啊，我昨天查的是‘Figure 4.’这个图，今天怎么查这个表格了呢？”
师：“因为表格里的数值刚好对你的心思。我再给你指两个毛病出来。”
我：“还有两个呢？受不了了。”
师：“第一，当
我：“应该会导通，
师：“第二，我画个图给你看看。（figure0075）”
师：“
我：“你是想说其实只有电路 A 需要后备电池维持供电，而电路 B 和 C 是不需要继续供电的？”
师：“对啊，就是这个意思。现在电池要为那些根本不需要电的电路供电，太费了吧？”
我：“原来二极管 D1 是不能省的。你等我把它补画回去。（figure0076）”
我：“这个画对了吧？
师：“这个图没问题了，电池电压还需考虑。”
我：“不用
师：“没有哪些电路会要求电源电压分毫都不能差的。时间不早了，我们下回再讨论两个二极管并联。”
我：“今天学的比较爽，有点技术的味道了。晚安吧。”
时间不早了，在老妈赶来催眠之前，我重新回顾了一下今天讨论的内容，突然发现今天讨论的“箝位”电路（figure0072）和“后备电池”电路似乎有一些矛盾之处。我把后备电池加到
不过这两者之间还是有所区别的，“箝位”电路不单是有两个二极管，同时还有一个电阻串在
至于我自己设想的使用一个稳压管限制
老妈终于及时地出现了，就到这儿吧，睡觉去。
本节补充说明
对于元器件的 Datasheet，我们确实是没必要把它通读后再彻底弄清楚的，一般来说我们只有根据实际需要到 Datasheet 中查找要用到的参数。而查找的时候需要注意以下几点：
第一、参数表的标题，说明了此表中各数据的用意。比如 1N4148.PDF 中的第一张表，标题为“Absolute Maximum Ratings”，指出表中的数据是“绝对的极限”，也就是我们无论如何也不能超过这些数据限定的范围，超过了就可能导致器件损坏失效。这标题还带了一个“*”注释，“These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.”，明确地告诉我们“这些参数都是限制性的数值，超过任何一个都会削弱二极管的耐用性”。下一个表标题为“Thermal Characteristics”，说明表中的数据与器件“发热”有关系。虽然这里没说这是极限值，但一般的常识是表格中的数据往往都是极限值或边界值，也就是不应（或不会）超出的数值。
第二、表格中各参数的测试条件，还以第一张表为例，标题旁有一句“Ta=25℃ unless otherwise noted”，这就告诉我们以下数值是在环境温度为
第三、图形曲线反映了真实器件的性能，若 1N4148 正向电流
第四、表中的数据和图形曲线都是“统计”出来的结果，是测试了很多器件之后的一个“平均化”的结果。比如说 1N4148.PDF 中的那些“Figure”，都是“Typical” Characteristics。当然用“平均化”这个词不准确，我想说的是若你真买一个 1N4148 二极管去测试它的参数时，你会发现这个 1N4148 和 Datasheet 中的 1N4148 还是不一样的。你的电路如果要求实际器件的性能与 Datasheet 上描述的必须一模一样才能正常工作，这种电路必然失败。实际上你想设计出这样苛刻的电路也不可能。