二极管展区

在模拟电子学中，二极管是一种用来限定载流子移动方向的元件。它只容许电流从一个方向流通，而阻挡另一个方向的电流流通。二极管的一种重要应用是用于整流器电路中，整流器是直流电源适配器其中一个重要组成部份，见图1。

图1: 直流电源适配器的结构方块图

整流是把交流电 (AC) 转换为直流电 (DC) 的过程。交流电流和交流电压会在正负两种极性 (双向性) 间交替变换，而直流电流和直流电压则只有其中一个极性 (单向性)。用作整流的电气器件称为整流器。整流可分为半波整流及全波整流，其中以半波整流最为简单。

半波整流器只容许交流电的正半周或负半周其中之一通过，它可以用一颗二极管来实现。以图2的正半波整流器为例，二极管只在正半周期间导通，所以这时它如同短路，见图2b。另一方面，它在负半周期间截止，所以这时它如同断路，见图2c。

图2a: 一颗二极管可作为半波整流器

图2b: 二极管在正半周期间如同短路

图2c: 二极管在负半周期间如同断路

图3a和图3b分别显示了正半波整流器输入和输出的电压波形。整流器的输出是单向的，并具有有限的平均值，即直流分量。

图3a: 交流输入电压的波形

图3b: 经过正半波整流器后的直流输出电压波形

全波整流器在正负半周期间均有电流导通。图4a 是一个桥式全波整流器，它由四颗二极管构成，而在每半个周期内，只有两颗二极管被导通，见图4b及图4c。

如图4b所示，在正半周期间，电流流过D4、负载电阻和D6；这时，D3和D5被反向偏置，因此没有电流流过这两颗二极管。如图4c所示，当输入电压处于负半周时，电流流过D3，负载电阻和D5；这时，D4和D6被反向偏置。

图4a: 全波整流电路

图4b: 正半周时的等效整流电路

图4c: 负半周时的等效整流电路

在输入电压的正负半周期间，电流都是以相同方向 (由上而下) 流过负载电阻的，因此负载电阻上的电压降总是正值。全波整流器的输入及输出波形如图5a及图5b所示。全波整流器能够完全利用输入电流的正负半波，因此是最为常用的整流器。

图5a: 交流输入电压的波形

图5b: 经过全波整流后的直流输出电压波形

如果把一颗电容并接在整流器的负载上，就形成了一个简单的滤波器电路，使整流器的输出变成一个更稳定的直流电压，见图6。起始时，电容会充电至整流波形的峰值；在峰值过后，电容通过负载电阻持续放电，直至整流波形的电压大于电容电压。这时电容再次充电并一直重复这个过程。

图6: 加入滤波电容后的全波整流器输出电压波形 (实线所示)

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