二極體與整流

飛輪二極體(續流二極體)

電感——繼電器線圈、馬達、螺線管——最討厭電流被突然切斷。它是電流的飛輪:突然讓它停下,它就會猛烈反撲,產生巨大的電壓尖峰(V = L times dI/dt,而 dt 趨近零會使 V 變得極大),試圖維持電流流動。這尖峰可達數百伏特,會使開關起弧或燒毀那顆斷開電路的電晶體。飛輪二極體,又稱續流二極體或箝位二極體,給這股被困住的電流一個能安全衰減的迴路。

你把二極體跨接在線圈兩端,正常運作時它逆向偏壓、什麼也不做。開關一斷開的瞬間,線圈電壓翻轉極性、想要尖峰——但這個極性現在使二極體順向偏壓,把線圈電壓箝制在僅高於電源軌約 0.7 V,並讓電流在二極體—線圈迴路中循環(「續流」),隨能量化為熱而緩緩衰減。致命的尖峰就此消失。

這是實務電子學中最重要的保護技巧之一:每當電晶體或微控制器接腳切換電感性負載(繼電器、馬達、螺線管、閥),就需要一顆飛輪二極體。常選用蕭特基二極體,因其速度快、壓降低。唯一的代價是電流衰減得比放任尖峰時更慢,所以為了快速關斷(馬達驅動),人們有時會串上一個電阻或稽納二極體,讓能量更快洩掉。

由電晶體切換的繼電器線圈:沒有二極體時,斷開開關可能甩出一個 200 V 的尖峰,把電晶體擊穿。在線圈上跨一顆 1N4148(或蕭特基)便把它箝在約 0.7 V,電晶體就活下來了。

跨接在電感性負載上的二極體,接住關斷時的尖峰。

極性是關鍵:正常運作時二極體必須是「逆向」偏壓(陰極接正電源)。裝反了,它就會透過線圈把電源短路,瞬間燒毀。

又稱
freewheeling diodecatch diodesnubber diode續流二極體箝位二極體