在電子電路領(lǐng)域，開關(guān)電路是實(shí)現(xiàn)各種功能的基礎(chǔ)組成部分。它廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，比如家庭照明電路中的開關(guān)，以及各類民用電器的電源開關(guān)等。開關(guān)電路主要分為兩大類，一類是機(jī)械式開關(guān)，它采用機(jī)械式的開關(guān)件作為電路中的元器件；另一類則是電子開關(guān)，這類開關(guān)不使用機(jī)械式開關(guān)件，而是采用二極管、三極管等器件來構(gòu)成開關(guān)電路。接下來，我們將重點(diǎn)介紹二極管開關(guān)電路及其故障處理方法。

1. 開關(guān)二極管開關(guān)特性說明

開關(guān)二極管與普通二極管一樣，都具有 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)。不過，開關(guān)二極管對(duì)開關(guān)特性有更高的要求。當(dāng)給開關(guān)二極管加上正向電壓時(shí)，它會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)，這就相當(dāng)于開關(guān)處于通態(tài)；而當(dāng)加上反向電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開關(guān)的斷態(tài)。二極管正是通過導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)來完成開與關(guān)的功能。
為了使開關(guān)二極管的性能更優(yōu)，通過特殊的制造工藝，讓其開關(guān)特性更好，具體表現(xiàn)為開關(guān)速度更快、PN 結(jié)的結(jié)電容更小、導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻更小，以及截止時(shí)的電阻很大。以下是開關(guān)時(shí)間概念的詳細(xì)說明：

時(shí)間概念	說明
開通時(shí)間	二極管從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)所需的時(shí)間
關(guān)斷時(shí)間	二極管從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)所需的時(shí)間

2. 典型二極管開關(guān)電路工作原理

二極管構(gòu)成的電子開關(guān)電路形式豐富多樣。下面我們以一種常見的二極管開關(guān)電路為例，來深入分析其工作原理。

通過觀察這個(gè)電路，我們可以從以下幾個(gè)方面來熟悉電路，以便更好地分析其工作原理：

• 了解單元電路功能：從電路中可以看到，電感 L1 和電容 C1 并聯(lián)，這顯然構(gòu)成了一個(gè) LC 并聯(lián)諧振電路，這是該單元電路的基本功能。明確這一點(diǎn)后，我們就能知道電路中的其他元器件應(yīng)該是圍繞這個(gè)基本功能的輔助元件，它們起到對(duì)電路基本功能進(jìn)行擴(kuò)展或補(bǔ)充的作用。按照這個(gè)思路，我們就能更方便地分析電路中各個(gè)元器件的作用。
• 分析電路結(jié)構(gòu)：C2 和 VD1 構(gòu)成串聯(lián)電路，然后再與 C1 并聯(lián)。從這種電路結(jié)構(gòu)我們可以判斷，C2 和 VD1 這個(gè)支路的作用是通過該支路來改變與電容 C1 并聯(lián)后的總?cè)萘看笮　Ｒ驗(yàn)?C2 和 VD1 支路與 C1 并聯(lián)后，總電容量發(fā)生了改變，進(jìn)而與 L1 構(gòu)成的 LC 并聯(lián)諧振電路的振蕩頻率也會(huì)改變。所以，這是一個(gè)能夠改變 LC 并聯(lián)諧振電路頻率的電路。

關(guān)于二極管電子開關(guān)電路的分析思路，有以下幾點(diǎn)需要說明：

• 串聯(lián)電路特性：在電路中，C2 和 VD1 串聯(lián)。根據(jù)串聯(lián)電路的特性，C2 和 VD1 要么同時(shí)接入電路，要么同時(shí)斷開。如果只是單純地需要 C2 并聯(lián)在 C1 上，完全可以直接將 C2 并聯(lián)在 C1 上。但這里串入了二極管 VD1，這說明 VD1 控制著 C2 的接入與斷開。
• 二極管的開關(guān)方式：根據(jù)二極管的導(dǎo)通與截止特性，當(dāng)需要 C2 接入電路時(shí)，讓 VD1 導(dǎo)通；當(dāng)不需要 C2 接入電路時(shí)，讓 VD1 截止。二極管的這種工作方式就稱為開關(guān)方式，這樣的電路也就被稱為二極管開關(guān)電路。
• 電壓控制：二極管的導(dǎo)通與截止需要電壓來控制。在這個(gè)電路中，VD1 的正極通過電阻 R1、開關(guān) S1 與直流電壓 V 端相連，這個(gè)電壓就是二極管的控制電壓。
• 開關(guān)的作用：電路中的開關(guān) S1 用來控制工作電壓 V 是否接入電路。通過 S1 開關(guān)電路，我們可以更清晰地確認(rèn)二極管 VD1 工作在開關(guān)狀態(tài)下，因?yàn)?S1 的開、關(guān)直接控制了二極管的導(dǎo)通與截止。

在上述兩種狀態(tài)下，由于 LC 并聯(lián)諧振電路中的電容不同，一種情況只有 C1，另一種情況是 C1 與 C2 并聯(lián)。在電容量不同的情況下，LC 并聯(lián)諧振電路的諧振頻率也會(huì)不同。所以，VD1 在電路中的真正作用是控制 LC 并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。
關(guān)于二極管電子開關(guān)電路分析的細(xì)節(jié)，還有以下兩點(diǎn)需要注意：

• 開關(guān)件對(duì)電路分析的影響：當(dāng)電路中有開關(guān)件時(shí)，我們可以以該開關(guān)接通和斷開這兩種情況為例，分別對(duì)電路的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。所以，電路中出現(xiàn)開關(guān)件能為我們分析電路提供清晰的思路。
• 諧振信號(hào)對(duì)二極管的影響：LC 并聯(lián)諧振電路中的信號(hào)會(huì)通過 C2 加到 VD1 的正極上。但是，由于諧振電路中的信號(hào)幅度比較小，所以加到 VD1 正極上的正半周信號(hào)幅度也很小，不足以使 VD1 導(dǎo)通。

3. 故障檢測(cè)方法和電路故障分析

檢測(cè)電路中開關(guān)二極管時(shí)，我們可以按照以下方法進(jìn)行。如圖所示是檢測(cè)時(shí)的接線示意圖：

在開關(guān)接通時(shí)，測(cè)量二極管 VD1 兩端的直流電壓降，正常情況下應(yīng)該為 0.6V。如果測(cè)量值遠(yuǎn)小于這個(gè)電壓值，說明 VD1 可能短路；如果遠(yuǎn)大于這個(gè)電壓值，則說明 VD1 可能開路。另外，如果沒有明顯發(fā)現(xiàn) VD1 出現(xiàn)短路或開路故障時(shí)，我們還可以用萬用表的歐姆檔測(cè)量它的正向電阻，正常情況下正向電阻應(yīng)該很小，否則正向電阻大也會(huì)影響電路的正常工作。
如果這一電路中開關(guān)二極管開路或短路，都會(huì)導(dǎo)致無法進(jìn)行振蕩頻率的調(diào)整。當(dāng)開關(guān)二極管開路時(shí)，電容 C2 不能接入電路，此時(shí)振蕩頻率會(huì)升高；而當(dāng)開關(guān)二極管短路時(shí)，電容 C2 始終接入電路，此時(shí)振蕩頻率會(huì)降低。

4. 同類電路工作原理分析

對(duì)于同類的二極管開關(guān)電路，其工作原理的分析方法與上述典型電路類似。我們可以通過觀察電路結(jié)構(gòu)，確定電路的基本功能，然后分析各個(gè)元器件在電路中的作用，以及它們之間的相互關(guān)系。同時(shí)，結(jié)合二極管的開關(guān)特性，來理解電路的工作過程和可能出現(xiàn)的故障情況。