二極管整流電路有多種形式，從簡單的二極管到半波、全波整流器、使用橋式整流器的整流器、倍壓器等等。

二極管整流電路是電子設備中使用的關鍵電路之一。它們可用于開關模式電源和線性電源、射頻信號解調、射頻功率檢測等等。

二極管整流電路有幾種不同類型的，每種都有自己的優點和缺點。決定使用哪種類型的二極管電路取決于給定的情況。

二極管電路符號

二極管整流電路基礎

任何整流電路中的關鍵元件自然是所使用的一個或多個二極管。這些器件的獨特之處在于只允許電流在一個方向上通過，而阻止另一個方向的電流。

有趣的是，發明了第一種二極管形式的安布羅斯·弗萊明 - 熱離子二極管 - 稱他的版本為閥門，因為它是單向作用。半導體二極管現在執行相同的功能，但占用空間的一小部分，通常只是成本的一小部分。

PN 二極管 VI 特性

半導體二極管具有類似于圖中所示的特性。在正向方向上，二極管在導通之前需要一個小電壓 - 這稱為導通電壓。

實際導通電壓取決于二極管整流器的類型和使用的材料。對于標準硅二極管整流器，此導通電壓約為 0.6 伏。鍺二極管的導通電壓約為 0.2 - 0.3V，硅肖特基二極管的導通電壓類似，即在 0.2 - 0.3V 范圍內。

在相反的方向上，二極管整流器將通過很少的電流。漏電流很小，但對于今天使用的整流二極管來說，這通常可以忽略不計。

然而，值得記住的是，隨著反向電壓的增加，二極管最終會擊穿。擊穿電壓通常遠遠超過導通電壓 - 圖表上的刻度已以相反方向改變（壓縮），以說明發生反向擊穿。

二極管類型說明：

雖然二極管的基本功能保持不變，但有許多不同的類型，其特性略有不同。有些針對功率整流進行了優化，有些針對信號整流進行了優化，有些則使用二極管結發光，或具有可變電容等。

對于功率整流應用，通常使用功率二極管或肖特基二極管。對于信號整流，可以使用小型點接觸二極管、信號二極管或肖特基二極管。肖特基二極管較低的正向導通電壓對于RF檢波器二極管來說是一個明顯的優勢，因為RF檢波器二極管的信號電平可能很小，甚至導通電壓電平也非常重要。然而，反向漏電特性不如普通硅二極管好。

二極管封裝

半導體芯片采用多種封裝。它們可用作引線二極管，一些小信號二極管采用含鉛玻璃封裝，而另一些則采用塑料引線封裝。

二極管電路符號和物理二極管方向

對于更高功率的應用，一些二極管采用可以用螺栓固定在散熱器上的封裝。這些設計適用于電流非常高的電路設計，其中由于正向壓降和電流消耗，可能會散發出大量的熱量。

還有一系列表面貼裝二極管可供選擇。隨著自動化生產的使用越來越多，表面貼裝技術和表面貼裝二極管的使用越來越多。當然，它們的功耗可能不足以滿足高功率設計，但它們仍然適用于許多電子電路設計。

另一種類型的二極管封裝是橋式整流器。它由單個封裝中的四個二極管組成，連接以提供全波整流器。這些橋式整流器非常有用，因為它們意味著只需要一個器件而不是四個器件。

二極管整流器動作

二極管的作用是只允許電流沿一個方向流動。因此，將交替波形施加到二極管上，則它只允許傳導超過一半波形。剩下的一半被阻止。

二極管的整流作用

二極管整流器電路配置

可以使用許多不同的二極管整流電路配置。這些不同的配置各有優缺點，因此適用于不同的應用。

半波整流電路：這是最簡單的整流器形式。通常只使用一個二極管會阻塞一半的周期，并允許通過另一個。因此，僅使用一半的波形。

雖然該電路的優點是簡單，但缺點是整流信號的連續峰值之間有更長的時間。這使得平滑效果降低，并且更難實現高水平的紋波抑制。

該電路不用于任何電源應用 - 它更常用于信號檢測和電平檢測應用。

全波整流電路：這種形式的整流電路使用波形的兩半。這使得這種形式的整流器更有效，并且由于循環的兩半都有傳導，平滑變得更加容易和有效。有兩種類型的全整流器。

雙二極管中心包帶變壓器全波整流器： ? 全波整流電路的雙二極管版本需要在變壓器中安裝中心抽頭。當使用真空管/熱離子閥時，考慮到閥門的成本，此選項被廣泛使用。然而，對于半導體，四二極管橋電路節省了中心抽頭變壓器的成本，并且同樣有效。

橋式全整流電路： ? 這是一種特定形式的全波整流器，在橋式拓撲中使用四個二極管。橋式整流器被廣泛使用，特別是對于功率整流，它們可以作為包含以橋式格式連接的四個二極管的單個元件獲得。

這種格式使用四個二極管，每個周期兩個導通。這意味著有兩個二極管壓降可以消耗一些功率，但節省了對中心抽頭變壓器的要求，從而節省了大量成本。此外，二極管不需要像兩個二極管配置中使用的二極管那樣具有如此高的反向電壓額定值。

鑒于存在兩個二極管壓降，該電路很少用于信號檢測應用。然而，它非常適合用于線性電源，在許多情況下也適合用于開關模式電源。

同步整流電路：同步或有源整流器使用有源元件而不是二極管來提供開關。這克服了二極管損耗并顯著提高了效率水平。

鑒于同步整流器可以提供更高的效率水平，它們在高效開關模式電源中的應用非常廣泛。它們的復雜性遠遠超過了可達到的更高效率水平。

鑒于整流電路的種類繁多，使用哪種類型是很好的選擇。在許多情況下，這是由所需的性能水平決定的，在大多數情況下，需要一種形式的全波整流器。由于橋式整流器的可用性和低成本，這通常是最便宜的選擇，而不是節省二極管，然后需要中心膠帶變壓器>。

隨著現代電源對效率的要求越來越高，許多設計人員都在尋求使用同步整流器。雖然它們更復雜，因此成本更高，但這種成本通常值得它們在提高效率水平方面給予的回報。