一文揭晓二极管为什么只能串联
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二极管在电路设计中通常采用串联方式,主要原因包括电压分配、电流控制和温度补偿机制等,具体原因如下:
电压分配问题
当两个二极管并联时,若其中一个二极管的正向电压低于另一个,电流会从低电压二极管流向高电压二极管,导致电路短路。而串联时,各二极管的电压按顺序叠加,可避免此类问题。
电流控制需求
并联二极管可能导致电流分配不均。若其中一个二极管的电流远大于另一个,小电流二极管会因截止而无法正常工作;而串联时,各二极管的电流相等,可确保稳定工作状态。
温度补偿机制
二极管的PN结具有负温度系数(温度升高导致正向电压降低),而某些稳压二极管的雪崩击穿具有正温度系数(温度升高导致反向击穿电压升高)。通过串联组合,可利用这两种温度特性相互抵消,实现更稳定的电压输出。
实际应用场景
在高压场合(如超过1200V),串联二极管需配合均压电阻以平衡电压偏差;而并联二极管需严格匹配通态电压偏差,否则可能因存储电量差异导致系统不稳定。
作为电子电路中的常用元件,二极管最大特点是单向导电性,即智能允许电流从一个方向流过,因此被用来实现整流、限幅、稳压等功能,但使用过程中可能会好奇:为什么二极管只能串联不能并联?
1、二极管的串联和并联
串联:当两个或多个二极管按顺序连接在一起时,称为串联。在串联电路中,每个二极管的电流相等,电压降与电阻成正比。
并联:当两个或多个二极管在同一节点上连接时,称为并联。在并联电路中,每个二极管的电压相等,电流与电阻成反比。
2、为什么二极管只能串联不能并联?
①电压问题
当两个二极管并联时,如果其中一个二极管的反响电压高于另一个二极管的正向电压,则电流会从正向电压较低的二极管流向正向电压较高的二极管,导致电路短路;
②电流问题
当两个二极管并联时,如果其中一个二极管的电流远大于另一个二极管的电流,则电流较小的二极管将处于截止状态无法正常工作,所以可能导致电路性能下降;
③电阻问题
当两个二极管并联时,如果其中一个二极管的电阻远大于另一个二极管的电阻,则电流会主要流过电阻较小的二极管,导致电阻较大的二极管无法正常工作,最后电路效率下降。
3、理论分析
而且从电路分析的角度来看,串联电路的电压和电流是相加的,并联电路中的电压和电流是相减的,因此,当两个二极管串联时,每个二极管的电流电压都会增加。但当两个二极管并联时,每个二极管的电压和电流都会减小。
二极管的作用
在电路中,二极管主要用来实现电流的单向导通。二极管中间有一条p-n结,在正向偏置时可以通过电流,而在反向偏置时基本没有电流通过。这种性质使得二极管在直流电源中起到了很重要的作用,如整流、保护等。但是在使用过程中,需注意到二极管会出现一些不良现象,如发热,这时就需要在二极管前串联一个电阻,以达到限制电流的目的。
串联电阻的作用
在二极管前串联电阻的主要作用是限制电流。当电路中没有电阻时,电流将非常大,可能会超过二极管的额定电流,导致短时间内内部发热过多甚至烧坏。因此,在二极管前串联一个合适的电阻就可以限制电流的大小。
在额定条件下,二极管能够承受一定的功率,则把电阻选在额定电流下时,通过电阻的功率就会与二极管的额定功率相当。如此一来,就可以很好地控制电流,并使二极管保持在额定状态。
串联电阻与二极管的发热现象
在电路中,由于电阻会产生热量,而电阻的热量不能完全消散,只能通过散热方式释放出去。因此,串联电阻和二极管可能会发生发热现象。当电流通过串联电阻时,电阻将会发热,而产生热量的同时,电阻也会将一部分热量传导给二极管,进而引起二极管的发热。但是在合理选取二极管及电阻的情况下,即可很好地平衡二者的热量,避免二极管过热。