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二极管有哪些类型,在汽车上是如何运用的?2021中国(武汉)国际汽车零部件新能源汽车工业博览会
作者:    发布于:2020-10-13 16:09:24    文字:【】【】【
摘要:整流二极管   整流二极管是利用二极管的单向导通特性,将交流电转变为直流电的半导体器件。整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流。

01

  整流二极管

  整流二极管是利用二极管的单向导通特性,将交流电转变为直流电的半导体器件。整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流。

  汽车发电机上的整流器就是使用整流二极管组成的桥式整流电路,将发电机产生的交流电转换成可供汽车电器使用的直流电,如下图所示。

  

 

  ▲ 整流器与桥式整流电路

  02

  稳压二极管

  稳压二极管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管,它在电路中与适当电阻配合后能起到稳定电压的作用,故称为稳压管(也称齐纳二极管)。稳压二极管反向电压在一定范围内变化时,反向电流很小,当反向电压增高到击穿电压时,反向电流突然猛增,稳压二极管从而反向击穿,此后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压二极管两端电压的变化却相当小,利用这一特性,稳压管就在电路中起到稳压的作用。需注意的是,稳压二极管是加反向偏压的。稳压二极管的电路符号如下图所示。

  

 

  ▲ 稳压二极管的电路符号

  (1)稳压二极管在汽车电路上的应用

  在汽车电路中由于各个电器总成或元件的工作电流比较大,使汽车电源系统的电压会出现波动,因此,在一些需要精确电压值的地方经常利用稳压管来获取所需电压。下图是利用稳压管为汽车仪表提供稳定电源的电路,图中的稳压管与电阻串联而与仪表并联。当电源电压发生变化时,也只是引起不同大小的电流流过电阻和稳压管,改变电阻上的电压,而稳压管始终维持一定的电压,从而起到稳压的作用。

  

 

  ▲ 利用稳压管为汽车仪表提供稳定电源的电路

  (2)稳压二极管的检测

  稳压二极管的极性和性能好坏的测量与普通二极管的测量方法相似,不同之处在于:当使用指针式万用表的R×1kΩ挡测量二极管时,测得其反向电阻是很大的,此时,将万用表转换到R×10kΩ挡,如果出现万用表指针向右偏转较大角度,即反向电阻值减小很多,则该二极管为稳压二极管;如果反向电阻基本不变,说明该二极管是普通二极管,而不是稳压二极管。

  稳压二极管的测量原理是:万用表R×1k挡的内电池电压较小,通常不会使普通二极管和稳压二极管击穿,所以测出的反向电阻都很大;当万用表转换到R×10kΩ挡时,万用表内电池电压变得很大,使稳压二极管出现反向击穿现象,所以其反向电阻下降很多,由于普通二极管的反向击穿电压比稳压二极管高得多,因而普通二极管不击穿,其反向电阻仍然很大。

  03

  发光二极管

  发光二极管(LED)与普通二极管一样由一个PN结组成,也具有单向导电性。另外,发光二极管还可以将电能转化为光能。给发光二极管外加正向电压时,它处于导通状态,当正向电流流过管时,发光二极管就会发光,将电能转化成光能。常见的发光二极管的发光颜色有红色、黄色、绿色、蓝色等。发光二极管的电路符号、内部结构及实物如下图所示。

  

 

  ▲ 发光二极管的电路符号、内部结构及实物

  (1)发光二极管在汽车电路上的应用

  在汽车电路中发光二极管随处可见,主要应用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯。比如发动机油更换提示灯、发动机故障报警灯、示宽指示灯、驻车制动器指示灯、充电系统报警灯等。这时相应的发光二极管会被接通发光,发出报警指示,如下图所示。

  

 

  ▲ 仪表上的部分报警信号灯

  LED还用于一些开关的指示信号灯,如自动变速器挡位指示灯、前照灯光束高度调整开关指示灯。

  目前LED已经广泛地应用在汽车灯光系统上,如车外的日间行车灯、尾灯、转向灯、高位刹车灯、车内照明灯等。

  

 

  

 

  ▲ 汽车LED车外灯

  (2)发光二极管好坏的判断

  ① 用指针式万用表R×10kΩ挡测量发光二极管的正、反向电阻值(下图)。正常时,正向电阻值(黑表笔接正极时)应小于30kΩ,反向电阻应大于1MΩ。较高灵敏度的发光二极管,在测量正向电阻值时,管内会发微光。若正、反向电阻值均为零,说明内部击穿短路;若正、反向电阻值均为无穷大,说明内部开路。

  

 

  ▲ 用指针式万用表检测发光二极管

  ② 用数字式万用表二极管挡测量它的正向导通电压。不同颜色的发光二极管,其导通电压一般不同,正常值为1.5~3.2V,且管内会有微光。红色发光二极管约为1.6V,黄色发光二极管约为1.7V,绿色发光二极管约为1.8V,蓝色、白色、紫色发光二极管为3~3.2V。如下图所示为测红色发光二极管正向导通电压。

  

 

  ▲ 测红色发光二极管正向导通电压

  04

  光电二极管

  光电二极管又称为光敏二极管,它是一种将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结,和普通二极管相比,在结构上不同的是:光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射,实现光电转换。光电二极管的电路符号、结构及实物如下图所示。光电二极管是在反向电压作用之下工作的。工作时加反向电压,没有光照时,其反向电阻很大,只有很微弱的反向饱和电流(暗电流)。当有光照时,就会产生很大的反向电流(亮电流),光照越强,该亮电流就越大。

  

 

  ▲ 光电二极管的电路符号、结构和实物图

  (1)光电二极管在汽车电路上的应用

  利用光电二极管制成光电传感器,可以把非电信号转变为电信号,以便控制其他电子元器件。汽车上的许多传感器就是利用光电二极管制成的,如汽车自动空调系统的日照强度传感器、汽车点火系统中的光电式曲轴位置传感器以及灯光自动控制器中用来检测车辆周围亮、暗程度的光传感器等。

  如下图所示是宝马5系列(E60/E61)自动空调系统日照传感器电路图。日照强度传感器可以把太阳的照射情况转换成电流的变化,车内自动空调计算机对这种变化进行检测,来调节排风量和排风口温度。

  

 

  ▲ 宝马5系列(E60/E61)自动空调系统日照传感器电路图

  提示:

  光电二极管的电路连接方式大部分与稳压管类似,是反向工作,即负极接高电位正极接低电位。

  (2)光电二极管的检测

  光电二极管的检测方法与普通二极管基本相同,不同之处是:有光照和无光照两种情况下,反向电阻相差很大。具体测量方法如下:

  选用万用表R×100Ω或R×1kΩ挡,在无光照情况下,正向电阻应为10kΩ左右,反向电阻应为∞。然后让光照着光电二极管,反向电阻随光照强度增加而减小,光线特强时反向电阻可降到1kΩ以下,这样的二极管就是好的。若正反向电阻都是∞或零,说明管子是坏的。

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