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摘要：二极管是一种重要的电子元件，具有单向导电性。它的用途很广，如可用于信号检测，小电流整流，各种电源设备中做不同功率的整流，数字电路和控制电路，各种稳压电源和晶闸管电路中等。本文只详细阐述二极管在整流电路中的应用。
关键词：单向导电性 正向电压 反向电压 最大反向电压
利用二极管的单向导电性将交流电变换成脉动直流电的过程，称为整流。整流包括半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流。下面以分析二极管在这四种单相整流电路中的作用，在分析过程中，假定整流二极管正向偏置时，正向电阻为零，反向偏置时，反向电阻为无穷大。
1 半波整流电路
1.1 电路的组成
半波整流电路是最简单的整流电路，由整流变压器T整流二极管V和负载电阻RL等组成如图1所示，设ir为通过负载电阻的瞬时总电流，ur为ir在负载电阻RL上的瞬时总电压。
1.2 整流过程
变压器原边加上交流电压u1时，通过变压器变压后副边电压为u2，则u2=■U2sinωt，式中U2为副边电压的有效值。
1.2.1 当副边电压为正半周（0～π）时，A端电势高，B端电势低，二极管V正向导通，电流沿A→V→RL→B方向流动，这时负载电阻上的电压为ur，通过电流为ir，且Ur=ir×RL=u2。
1.2.2 当副边电压为负半周（π～2π）时，二极管反向截止，负载电阻没有电流通过，负载电阻电压为零，以后不断重复上述过程，因此输出电压有
ur=■U2sinωt (0≤ωt≤π)
ur=0 (π≤ωt≤2π)
结果，在输入电压为u2的整个周期内，负载电阻只有单一方向的电流，而且只有半个周期内有电流通过。因此，将这类整流叫做半波整流。负载电压的平均值即为整流后的直流电压。Ur≈0.45U2（经多次实验和数学积分推得Ur≈0.45U2）由于二极管截止期间，次级线圈加在二极管上，故二极管承受的最高反向电压为Urm=U2。
从上面分析可知，利用二极管的单向导电性对交流电进行整流，能把交流电转化为脉动直流电，半波整流电路整流后输出电压脉动很大，电压平均值比较低，整流效率仅为百分之四十左右，因此只能用在一些简单的场合，而电子设备多数采用全波整流、桥式整流等电路。
2 全波整流
2.1 电路组成
全波整流电路实际上是由两个半波整流电路组成，电路如图2，变压器次级具有中心抽头，把次级绕组分成上、下两个相等部分，变压器次级引出两个电压为u2a和u2b，以O点为参考点。
2.2 整流过程
变压器原边上加交流电压时，设副边电压为u2则u2=■ U2sinωt。
2.2.1 当变压器在输入电压为正半周（0～π）时，A端为正，B端为负，二极管V1承受正向电压u2a而导通，二极管V2因承受反向电压u2b而截止，电流IL1通路为A→V1→RL→O，如图2实线所示。
2.2.2 当变压器输入电压为负半周（π～2π）时，B端为正，A端为负，二极管V2承受正向电压u2b导通，二极管V1承受反向电压u2a而截止，电流IL2通路为B→V2→RL→O如图2虚线所示。
由此分析可见，在交流电一个周期内，二极管V1和V2交替导通，无论二极管V1、V2哪一只导通，负载RL上均有电流流过且方向相同，由C→RL→O。因此，负载RL上得到全波脉动直流电压和电流，这种整流电路称为全波整流电路。
负载RL上的直流电压得到提高UL=0.9U2，输出电压脉动小，整流效率较高，但是变压器次级需要中心抽头，所以，当一只二极导通时，另一只二极管得承受AB两端全部反向电压，每只二极管承受的反向电压相当于单相半波整流电压时的两倍，其最大值为Urm=2■U2，需选择耐压等级高的二极管。
3 桥式整流
3.1 电路组成
单相桥式整流电路，如图3所示。电路中四只二极管接成电桥式形式，所以被称为桥式整流电路。这种电路在仪器仪表、通讯、控制装置等设备中应用最为广泛。
3.2 整流过程
设变压器原边加上交流电时，副边电压为u2=■U2sinωt
3.2.1 当输入交流电压正半周（0～π）时，A端为正，B端为负，即A点电位高于B点电位，二极管V1、V3正偏导通，二极管V2、V4反偏截止，电流IL1通路是A→V1→RL→V3→B，这时，负载RL上得到一个半波电压。
3.2.2 当输入交流电压负半周（π～2π）时，A端为负，B端为正，B点电位高于A点电位，二极管V2、V4正偏导通，二极管V1、V3反偏截止，电流IL2通路是B→V4→RL→V2→A，同样，在负载RL上得到一个半波电压。
由此分析可见，在以后的各个周期内，V1、V3和V2、V4轮流导通，在交流输入电压的正负半周，都有同一方向的电流流过RL，在负载上得到全波脉动的直流电压和电流，其输出直流电压为UL=0.9U2，二极管承受最大反向电压为Urm=■U2。
输出电压及波形都与全波整流一样，而且变压器次级没有中心抽头，绕组减少一半，每只整流二极管承受的反向电压降低一半，变压器利用效率高。
4 倍压整流
在实际应用中，有一些需要高电压小电流输出的设备，如果采用前面介绍过的整流电路，整流变压器次级电压必须很高，匝数势必很多，因而体积大、绕制困难；另一方面整流器件必须有很高耐压，在这样的情况下往往采用倍压整流电路。下面只是以最简单的二倍压整流电路为例来分析二极管在该电路中的应用。
二倍压整流电路如图4所示，其整流过程简述如下；当u2为正半周时，A点电势高，B点电势低，二极管V1正向导通，V2反向截止，u2通过V1对C1充电，于是电容C1端电压被充到最大值的 U2。极性为左端为正，右端为负；当u2为负半周时，V1反向截止，V2正向导通，则C1两端电压与u2正向串联，加在一起通过V2对C2充电，同时也通过V2供给负载电阻RL电流，输出直流脉动电流，如图虚线所示。在R→∞时，电容C2两端电压即负载两端电压基本上维持在2■U2。由于输出电压基本等于变压器次级电压最大值的两倍，故称为二倍压整流电路，通常情况下，输出直流电压UL≈2×1.2U2，二极管承受最大方向电压为Urm≈2■U2
从上面分析可知，倍压整流电路也是利用二极管的单向导电性，
结合电容充放电作用，获得较高的直流输出电压，但带负载能力差，二极管承受的反向电压也高。
5 结束语
二极管在实际电子线路中有广泛的应用，上面所述仅是线性电路运用的一个方面，在线性运用上，还可利用二极管进行限幅。二极管应用不仅在线性电路上，非线性电路中也广泛应用。例如在无线电广播中用二极管的非线性进行各种频率变换，完成无线电波的调制，解调和变频等功能。
参考文献：
[1]《电子技术基础》诸林裕主编.中国劳动出版社.第二版.
[2]《电子电路基础》郑仲渔主编.中国劳动出版社.第二版.
[3]《无线电基础》黄文锦主编.中国劳动出版社.第二版.
关键词：单向导电性 正向电压 反向电压 最大反向电压
利用二极管的单向导电性将交流电变换成脉动直流电的过程，称为整流。整流包括半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流。下面以分析二极管在这四种单相整流电路中的作用，在分析过程中，假定整流二极管正向偏置时，正向电阻为零，反向偏置时，反向电阻为无穷大。
1 半波整流电路
1.1 电路的组成
半波整流电路是最简单的整流电路，由整流变压器T整流二极管V和负载电阻RL等组成如图1所示，设ir为通过负载电阻的瞬时总电流，ur为ir在负载电阻RL上的瞬时总电压。
1.2 整流过程
变压器原边加上交流电压u1时，通过变压器变压后副边电压为u2，则u2=■U2sinωt，式中U2为副边电压的有效值。
1.2.1 当副边电压为正半周（0～π）时，A端电势高，B端电势低，二极管V正向导通，电流沿A→V→RL→B方向流动，这时负载电阻上的电压为ur，通过电流为ir，且Ur=ir×RL=u2。
1.2.2 当副边电压为负半周（π～2π）时，二极管反向截止，负载电阻没有电流通过，负载电阻电压为零，以后不断重复上述过程，因此输出电压有
ur=■U2sinωt (0≤ωt≤π)
ur=0 (π≤ωt≤2π)
结果，在输入电压为u2的整个周期内，负载电阻只有单一方向的电流，而且只有半个周期内有电流通过。因此，将这类整流叫做半波整流。负载电压的平均值即为整流后的直流电压。Ur≈0.45U2（经多次实验和数学积分推得Ur≈0.45U2）由于二极管截止期间，次级线圈加在二极管上，故二极管承受的最高反向电压为Urm=U2。
从上面分析可知，利用二极管的单向导电性对交流电进行整流，能把交流电转化为脉动直流电，半波整流电路整流后输出电压脉动很大，电压平均值比较低，整流效率仅为百分之四十左右，因此只能用在一些简单的场合，而电子设备多数采用全波整流、桥式整流等电路。
2 全波整流
2.1 电路组成
全波整流电路实际上是由两个半波整流电路组成，电路如图2，变压器次级具有中心抽头，把次级绕组分成上、下两个相等部分，变压器次级引出两个电压为u2a和u2b，以O点为参考点。
2.2 整流过程
变压器原边上加交流电压时，设副边电压为u2则u2=■ U2sinωt。
2.2.1 当变压器在输入电压为正半周（0～π）时，A端为正，B端为负，二极管V1承受正向电压u2a而导通，二极管V2因承受反向电压u2b而截止，电流IL1通路为A→V1→RL→O，如图2实线所示。
2.2.2 当变压器输入电压为负半周（π～2π）时，B端为正，A端为负，二极管V2承受正向电压u2b导通，二极管V1承受反向电压u2a而截止，电流IL2通路为B→V2→RL→O如图2虚线所示。
由此分析可见，在交流电一个周期内，二极管V1和V2交替导通，无论二极管V1、V2哪一只导通，负载RL上均有电流流过且方向相同，由C→RL→O。因此，负载RL上得到全波脉动直流电压和电流，这种整流电路称为全波整流电路。
负载RL上的直流电压得到提高UL=0.9U2，输出电压脉动小，整流效率较高，但是变压器次级需要中心抽头，所以，当一只二极导通时，另一只二极管得承受AB两端全部反向电压，每只二极管承受的反向电压相当于单相半波整流电压时的两倍，其最大值为Urm=2■U2，需选择耐压等级高的二极管。
3 桥式整流
3.1 电路组成
单相桥式整流电路，如图3所示。电路中四只二极管接成电桥式形式，所以被称为桥式整流电路。这种电路在仪器仪表、通讯、控制装置等设备中应用最为广泛。
3.2 整流过程
设变压器原边加上交流电时，副边电压为u2=■U2sinωt
3.2.1 当输入交流电压正半周（0～π）时，A端为正，B端为负，即A点电位高于B点电位，二极管V1、V3正偏导通，二极管V2、V4反偏截止，电流IL1通路是A→V1→RL→V3→B，这时，负载RL上得到一个半波电压。
3.2.2 当输入交流电压负半周（π～2π）时，A端为负，B端为正，B点电位高于A点电位，二极管V2、V4正偏导通，二极管V1、V3反偏截止，电流IL2通路是B→V4→RL→V2→A，同样，在负载RL上得到一个半波电压。
由此分析可见，在以后的各个周期内，V1、V3和V2、V4轮流导通，在交流输入电压的正负半周，都有同一方向的电流流过RL，在负载上得到全波脉动的直流电压和电流，其输出直流电压为UL=0.9U2，二极管承受最大反向电压为Urm=■U2。
输出电压及波形都与全波整流一样，而且变压器次级没有中心抽头，绕组减少一半，每只整流二极管承受的反向电压降低一半，变压器利用效率高。
4 倍压整流
在实际应用中，有一些需要高电压小电流输出的设备，如果采用前面介绍过的整流电路，整流变压器次级电压必须很高，匝数势必很多，因而体积大、绕制困难；另一方面整流器件必须有很高耐压，在这样的情况下往往采用倍压整流电路。下面只是以最简单的二倍压整流电路为例来分析二极管在该电路中的应用。
二倍压整流电路如图4所示，其整流过程简述如下；当u2为正半周时，A点电势高，B点电势低，二极管V1正向导通，V2反向截止，u2通过V1对C1充电，于是电容C1端电压被充到最大值的 U2。极性为左端为正，右端为负；当u2为负半周时，V1反向截止，V2正向导通，则C1两端电压与u2正向串联，加在一起通过V2对C2充电，同时也通过V2供给负载电阻RL电流，输出直流脉动电流，如图虚线所示。在R→∞时，电容C2两端电压即负载两端电压基本上维持在2■U2。由于输出电压基本等于变压器次级电压最大值的两倍，故称为二倍压整流电路，通常情况下，输出直流电压UL≈2×1.2U2，二极管承受最大方向电压为Urm≈2■U2
从上面分析可知，倍压整流电路也是利用二极管的单向导电性，
结合电容充放电作用，获得较高的直流输出电压，但带负载能力差，二极管承受的反向电压也高。
5 结束语
二极管在实际电子线路中有广泛的应用，上面所述仅是线性电路运用的一个方面，在线性运用上，还可利用二极管进行限幅。二极管应用不仅在线性电路上，非线性电路中也广泛应用。例如在无线电广播中用二极管的非线性进行各种频率变换，完成无线电波的调制，解调和变频等功能。
参考文献：
[1]《电子技术基础》诸林裕主编.中国劳动出版社.第二版.
[2]《电子电路基础》郑仲渔主编.中国劳动出版社.第二版.
[3]《无线电基础》黄文锦主编.中国劳动出版社.第二版.