认识通用产品：整流二极管家族成员1N4001至1N4007系列
标志性的1N4001是一款小型半导体二极管，专为电源中的交流转直流设计。这些1安培（平均正向电流）的小型二极管适用于50赫兹和60赫兹系统的整流应用。单个二极管可用于半桥整流，而四个独立二极管可组成如图1所示的全桥整流电路。该系列包括1N4001、1N4002、1N4003、1N4004、1N4005、1N4006和1N4007。这些二极管的反向耐压分别为50、100、200、400、600、800和1000伏直流电。
1N4001系列已有60多年历史。它是设计标配元件，也常是教学场景中最早接触的二极管之一。事实上，"全桥整流器"这个术语几乎与1N4001密不可分。
本文简要探讨该二极管家族的过去、现在与未来。文末还附有常见问题集。
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图 1 ： 老式壁挂电源中使用的1N4004全桥整流电路示意图。
技术提示 ：1N4001系列专为相对低频工作设计。适用于50/60赫兹的市电设备，但不适合工作频率达50千赫兹的现代开关电源。
1N4001 家族发展史
1N4001家族可追溯至1950年代末至1960年代初。这是物理学与材料科学突飞猛进的时期，高性能硅半导体取代了短命的锗器件。突破性的制造工艺——包括物理学家让·赫尔尼发明的扩散掩模技术——使得二极管和晶体管结构能在硅片单面生长。这为当今集成电路和强大处理器的发展奠定了基础。
遗憾的是，1N4001二极管家族的历史湮没在了创新浪潮中。当时市场焦点都集中在同期的明星晶体管上，比如高速双扩散外延型2N2222。
可以确定的是，1N4001家族在1960年代中前期崭露头角。例如摩托罗拉1965年半导体手册中就平淡地列出了该型号。这是个有趣的时代，文献资料里真空管设计与晶体管设备并驾齐驱。整流器正从硒材料转向硅材料。
1N4001 系列的未来
如今，不起眼的1N4001系列已成为电子设计的基石。这一点体现在DigiKey库存中，有数百万件可立即发货。它们确实像罐子里的糖豆一样常见。当以100个为单位订购时，单价可低至0.10美元。
近期趋势更倾向于使用开关模式电源。取消大型电源变压器（图1）可减轻重量、减少初始材料消耗和长期能耗。这使得图1所示的传统壁挂式电源被取代。
小型化趋势也减少了1N4001二极管的使用数量。分立二极管常被封装内含四个二极管的桥式二极管替代。例如，桥式二极管DF1506S可能比四个独立的1N4005二极管更受青睐。
尽管使用量有所下降，但预计1N4001系列在未来多年仍将继续供应。请注意，它们还可用于其他应用，如继电器的反激电压。
1N4001 系列常见问题
本节包含关于1N4001系列的常见问题。如果您想扩充此列表，请在下方留下您的问题。
如何在 DigiKey 中识别 1N4001 系列成员？
根据定义，通用半导体是多家供应商提供的低成本常见元件。它们通常包含反映技术演变的变体，从原始铅焊器件到符合ROHS标准的器件，再到最新的表面贴装器件。
搜索1N4001系列成员的最佳方式是使用两个关键词。例如，"4004二极管"可返回原始的DO-41轴向元件以及各种现代表面贴装元件（包括SMA）。
1N4001 的用途是什么？
1N4001系列主要用于将交流电整流为直流电。典型应用是低功率转换器，其中首先使用变压器将120伏交流电（美国）或250伏交流电（欧洲）降压。随后使用一对整流器将交流电转换为直流电，并接上滤波电容或电感。图1展示了用作滤波电容的电容器。
另一个常见应用是反激电压抑制。二极管与继电器线圈并联安装。当线圈断电时，二极管导通以防止可能产生的高压尖峰。
1N4001 和 1N4007 有什么区别？
1N4001系列的所有成员额定电流均为1A。系列成员在承受反向偏置电压的能力上有所不同。1N4001是能力最弱的成员，阻断电压为50V，而1N4007能力最强，阻断电压为1000V直流。
可以用 1N4148 代替 1N4001 吗？
1N4148（与1N914相关）和1N4001用途不同。1N4148是设计用于中等速度开关的小信号二极管，而1N4001系列设计用于整流。
虽然1N4148和1N4002具有相同的反向电压额定值，但电流和功率额定值不同。1N4002具有更大的芯片，能够承受30A的单周期浪涌。此外，1N4002所用的粗导线更利于散热。虽然短期内替代可能有效，但长期可靠性可能会受到影响。
1N4002不太可能在1N4148的应用中工作，因为1N4002整流器速度相对较慢。
可以用 1N4007 替换 1N4001 吗？
可以，编号较高的系列成员可以替代编号较低的系列成员。因此，1N4007（1000V直流反向）可以替代1N4001（50V直流反向）二极管。
反向替换是不允许的。用1N4001代替1N4007会导致设备运行不可靠。虽然设备可能在短时间内运行，但二极管很可能会因高压击穿而损坏。这可能包括触发断路器跳闸、熔断热熔丝，甚至损坏变压器。
1N4001 的额定值是多少？
整流器可从三个维度进行分类：
1N4001系列所有成员均具备1A电流承载能力，并能承受约30A的非重复性电流。
1N4001、1N4002、1N4003、1N4004、1N4005、1N4006和1N4007的设计最大反向电压分别为50、100、200、400、600、800和1000伏直流电。
最大功耗可估算为最大电流与正向电压的乘积。例如在低温环境下，二极管在1伏直流电流时的正向电压可能为1伏直流。因此最大功耗约为1瓦。
查阅数据手册可获取速度、电容等其他参数指标。通常这些参数对于慢速整流系统并非关键因素。
最后的思考
1N4001系列是"果冻豆"半导体家族的重要成员。历经60年市场考验仍广受欢迎。虽然1N4001家族曾主导的线性壁挂电源市场有所萎缩，但在传统设计、教学应用和继电器反峰电压抑制领域仍不可或缺。
您的首个电路设计中使用了几颗这种二极管？
欢迎分享您使用这款经典器件的心得。
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