检波二极管的测量与等效

河泊

万用表的困惑
在中学的无线电兴趣小组，我们被指导老师告知：晶体二极管性能的好坏是通过测量它的正反向电阻去判断，正向电阻越小、反向电阻越大，这个管子的性能就越好，我们当时所能阅读到的初级无线电书籍也是这样说的。当然，那个时候我们能够用作测量的只有万用表。

但我一直对万用表的测试结果感到很困惑。
我们先看看一只2AP9用MF10万用表不同档位测量其正向电阻的数值
图1：Rx10档   测量的读数为：  92  ohm



图2：Rx100档  测量的读数为： 300  ohm



图3：Rx1K档   测量的读数为：  1.6 k



同样一只管子，同样一台万用表，为什么测量出来的数值会相去甚远？
如果使用不同的万用表，以同样的测量档，测量同一只管子，测出的结果也会偏差很大；
到底哪个读数才是真正反映这个二极管电阻的？
到底怎样测量二极管才是正确的？
这个问题困扰了我整个中学阶段。

直到进入大学，我可以从更高层面去认识无线电元件的时候，才算是弄明白了这个问题。
大学课程里我们必须掌握的一个分析技巧叫作“等效”。
我们知道了，一个实际元件，除了具有理想元件的基本特征外，其外部还会呈现出一些其它性质的电气特征，根据元件的这些外部电气特征，我们可以把它分解为若干个理想元件的集合；一个正确的集合，可以充分表述该元件的全部特性。

在对检波二极管等效之前，我们先看看用图示仪测试出的2AP9的正向曲线
注意曲线中间的那个亮点，管子在曲线那个亮点以上开始进入“线性工作区域”，电子学理论将这个亮点所处位置的电压，称为这个管子的“特征电压”；
在电路理论分析中，管子在低于这个电压时被视为是不工作的，也被理解为没有电流的。
图中的X轴读出这个亮点所处位置的电压为178.5 mV（约180mV）  
图4：  2AP9的正向曲线




二极管的等效
图4中我们看到：管子正向电压在180mV以下时并不导通，而当超过180mV的“特征电压”后，只要电压略为增加，电流就急速增大。
根据管子的这个外部特征，我们可以这样等效它（指直流正向）：它是一个具有180mV的理想电池与一个电阻的串联，半导体物理学把这个串联的电阻称为二极管的“动态电阻”。
晶体二极管的“动态电阻”类似于二极电子管的“内阻”，在应用中具有相同的物理意义。
图5：二极管的等效



这个“动态电阻”有多大？
我们先在图示仪设定一个动态测试范围（见光标方框）
图6： 动态范围上读数（亮点所在位置），我们看到电压读数为：246.5mV  电流读数为：590uA



图7： 动态范围下读数（亮点所在位置），我们看到电压读数为：234.0mV  电流读数为：490uA



根据欧姆定律，我们可以算出其“动态电阻”为：
（246.5mV-234mV）/ (590uA-490uA )=125  ohm

再来验证一下算出来的数值是否正确
利用图示仪的对比功能，可以在图示仪中设置一只电阻作为比较，我们调整这个未知电阻在图示仪中的曲线斜率，令其与二极管的曲线平行；
图8：图中左侧虚线为该电阻被测试出的电压、电流关系曲线，在图示仪右侧显示的测试值中，我们看到它的数值为：126 ohm



对比两条曲线的斜率，可以看到这两个斜率很接近，这表明该电阻与管子的“动态电阻”具有十分接近的电压/电流关系，也就是说，它们之间的真实数值很接近。

从以上测量结果我们可以看到，二极管的动态电阻其实是很小的，因此正向电流在很大的范围内变化，都只会令管子上的电压降在一个很有限的范围内变化，这就是我们通常会把“特征电压”看为一个常数的原因。

有些文章在分析检波二极管的时候，把它看成为一个具有很高等效电阻的器件，因而需要对它，而不是对谐振回路作阻抗匹配处理，我不是很了解这个分析方法的意义，我一直以为只有负载与谐振回路之间才存在阻抗匹配的问题。
基于上述的测量结果及等效，我还是认为只需要对谐振回路作匹配处理，原因是作为矿石机最终负载的电声器件，其阻抗在任何情况下都远远大于检波二极管的“动态电阻”。

60年代的爱好者

看到一些书籍在分析检波二极管作为谐振回路的负载阻抗时，是指反向电阻，有的书中还说反向电阻小会降低谐振回路Q值。

ldhlw

分析的很好。
检波二极管在线性范围动态电阻基本不变，正向加信号时二极管的电阻（几百欧）远小于耳机的电阻（两千欧左右），这样信号才能更多的多作用在耳机上，所以要求用正向低阻的二极管和高阻抗的耳机。并联多个检波二极管yo用意就是减小二极管的电阻。
矿机LC谐振回路的谐振频率由电感和电容量决定，我们现在要着手解决得应该是，提高谐振回路的Q值，形成具有尖峰形状的频率曲线，这样才能解决灵敏度，特别是选择性的问题。
提高谐振回路Q值，就要尽量提高并联在回路中的电阻。 高阻耳机具有提高回路Q值作用。所以高阻耳机的矿机应该选择性、灵敏度好些。

老K

负载是影响Q的主要因素。但是二极管的性能对于检波效果的影响也是非常大的，归结于等效电路中的电池？另外我觉得等效电路还是要把理想二极管画进去。

眉间尺

学习了.

河泊

原帖由 60年代的爱好者 于 2009-3-29 03:43 发表
看到一些书籍在分析检波二极管作为谐振回路的负载阻抗时，是指反向电阻，有的书中还说反向电阻小会降低谐振回路Q值。

很同意您的观点

我在《检波电路中的有效分量与无效分量》一文中有这样的看法：
图1的等效电路中，我特别指出二极管漏电阻R2的问题，从图7的测量结果我们可以看到，在一个高Q谐振回路中，即使接入一个大至100K的电阻，都会对回路产生明显的影响，而我们平时所使用的锗材料二极管，其反向电阻都大概在这个范围左右，我们不该忽略反向电阻对回路性能的影响，要尽量选取高反向电阻的检波器件。
我极不主张使用矿石检波器作为实用检波器件，去制作高品质的矿石机，因为矿石检波器的正反向特性都远远不如半导体器件，根本不能期待使用它来制作出高品质的机器。

YJ9386

我极不主张使用矿石检波器作为实用检波器件，去制作高品质的矿石机，因为矿石检波器的正反向特性都远远不如半导体器件，根本不能期待使用它来制作出高品质的机器。
赞成！矿石检波器只用来摆设，怀旧用。

chenang39

很少看到河伯帖子。图示仪好玩。

乙猪

学习。

sansun

通俗易懂.形象生动.顶了

踏月而来

好贴 ！

叽哩咕噜

河泊大哥出手不凡，二极管虽小研究得透彻。好贴！支持并收藏！

叽哩咕噜

支持河泊关于二极管的同时请教一下坛友，这支苏联老大哥产的二极管是什么型号？是检波管呢还是整流、开关二极管？马上去微距放大拍图上贴子。

叽哩咕噜

粗估材质应锗金属，47型X100欧姆挡正向250，X1K挡200K，如果手摸一端升温阻值会逐步向160K方向飘降。
该二极管没印型号，这管子至少在60岁左右或以上的老伯玩过，他们应该知道型号，特别是东北老哥们或许用这装过矿石机、再生机…。

dtxytga

学习了