二极管电路的.ppt

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1、1.3.1 理想二极管及理想二极管及 二极管特性的折线近似二极管特性的折线近似1.3.2 图解法和微变等效电路法图解法和微变等效电路法第第 1 章章半导体二极管半导体二极管1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似理想二极管及二极管特性的折线近似一、理想二极管一、理想二极管特性特性uDiD符号及符号及等效模型等效模型SS正偏导通，正偏导通，uD = 0；反偏截止，；反偏截止， iD = 0 U(BR) = 二、二极管的恒压降模型二、二极管的恒压降模型uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.2 V (Ge)UD(on)三、二极管的折线近似模型三、二极管的折线近似模型u

2、DiDUD(on)UIIUr D斜率斜率1/ rDrDUD(on)第第 1 章章半导体二极管半导体二极管UD(on)例例 1.3.1 硅二极管，硅二极管，R = 2 k ，分别用二极管理想模型和，分别用二极管理想模型和恒压降模型求出恒压降模型求出 VDD = 2 V 和和 VDD = 10 V 时时 IO 和和 UO 的值。的值。UOVDDIORUOVDDIOR 解解 VDD = 2 V 理想理想IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA)UO = VDD = 2 V恒压降恒压降UO = VDD UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V)IO = UO / R = 1.3

3、/ 2 = 0.65 (mA)VDD = 10 V 理想理想IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA)恒压降恒压降 UO = 10 0.7 = 9.3 (V)IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)UOVDDIORVDD 大，大， 采用理想模型采用理想模型VDD 小，小， 采用恒压降模型采用恒压降模型第第 1 章章半导体二极管半导体二极管例例1.3.2 试求电路中电流试求电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压和输出电压 UO 的值的值。解：解：假设二极管断开假设二极管断开UP = 15 V(V) 9 12 31 3N UUP UN二极管导通二极管导通等效为等效为 0.

4、7 V 的恒压源的恒压源 UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)I1 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)VDD1VDD2UORLR1 k 3 k IOI1I215 V12VPN第第 1 章章半导体二极管半导体二极管例例 1.3.3 二极管构成二极管构成“门门”电路，设电路，设 V1、V2 均为均为理想二极管，当输入电压理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压为低电压 0 V

5、和和高电压高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压的不同组合时，求输出电压 UO 的值。的值。UAUBUOR3 k 12 VVDDV1V2BAY输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBV1V20 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V0 V5 V正偏正偏导通导通反偏反偏截止截止0 V5 V0 V反偏反偏截止截止正偏正偏导通导通0 V5 V5 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 V第第 1 章章半导体二极管半导体二极管例例 1.3.4 画出硅二极管构成的桥式整流电路在画出硅二极管构成的桥式整流电路在ui = 15sin t (V) 作用下输出作用下输出 uO 的波形

6、。的波形。( (按理想模型按理想模型) )RLV1V2V3V4uiBAuOOtuO/ V15Otui / V15uiBAuOS1S2S3S4uiBAuOS1S2S3S4若有条件，可若有条件，可切换到切换到 EWB 环境观环境观察桥式整流波形。察桥式整流波形。第第 1 章章半导体二极管半导体二极管例例 1.3.5 ui = 2 sin t (V)，分析二极管的限幅作用。，分析二极管的限幅作用。ui 较小，宜采用恒压降模型较小，宜采用恒压降模型V1V2uiuORui 0.7 VV1、V2 均截止均截止uO = uiuO = 0.7 Vui 0.7 VV2 导通导通 V截止截止ui 0.7 VV1

7、导通导通 V2 截止截止 uO = 0.7 V思考题思考题: V1、V2 支路各串联恒压源，支路各串联恒压源，输出波形如何？输出波形如何？( (可可切至切至 EWB ) )OtuO/ V0.7Otui / V2 0.7第第 1 章章半导体二极管半导体二极管理想二极管理想二极管：正偏导通，电压降为零，相当于开关合上；正偏导通，电压降为零，相当于开关合上；反偏截止，电流为零，相当于开关断开。反偏截止，电流为零，相当于开关断开。恒压降模型恒压降模型：正偏电压正偏电压 UD(on) 时导通，等效为恒压源时导通，等效为恒压源 UD(on)；否则截止，相当于二极管支路断开。否则截止，相当于二极管支路断开。

8、第第 1 章章半导体二极管半导体二极管1.3.2 图解法和微变等效电路法图解法和微变等效电路法一、二极管电路的直流图解分析一、二极管电路的直流图解分析 VDDuDRuD = VDD iDRiD = f (uD) 1.2 V100 iD / mA128400.30.6uD / V1.20.9MN直流负载线直流负载线斜率斜率 1/R静态工作点静态工作点也可取也可取 UQ = 0.7 VIQ= (VDD UQ) / R = 5 (mA) 二极管直流电阻二极管直流电阻 RD ( 140)k( 14. 05/7 . 0QQDIUR斜率斜率1/RDiDQIQUQ第第 1 章章半导体二极管半导体二极管iD

9、/ mAuD /VO二、交流图解法二、交流图解法电路中含直流和小信号交流电源时电路中含直流和小信号交流电源时, ,二极管中二极管中含交、直流含交、直流成分成分VDDuiuDRCiDC 隔直流隔直流 通交流通交流当当 ui = 0 时时iD = IQUQ= 0.7 V (硅硅)，0.2 V (锗锗)RUVIQDDQ 设设 ui = sin tVDDVDD/ RQIQ tOuiUQiD / mA tOdQDiIi dQDuUu id斜率斜率1/rdQuirDDddd1 )1e (/SDD TUuIiTUUTUIUIrTQSdQe1 rd = UT / IQ= 26 mV / IQ当当 ui 幅度较

10、小时，幅度较小时，二极管伏安特性在二极管伏安特性在Q点附近近似为直线点附近近似为直线第第 1 章章半导体二极管半导体二极管三、微变等效电路分析法三、微变等效电路分析法对于交流信号对于交流信号电路可等效为电路可等效为例例 1.3.6 ui = 5sin t (mV)，VDD= 4 V，R = 1 k ，求，求 iD 和和 uD。 解解 1. 静态分析静态分析令令 ui = 0，取，取 UQ 0.7 VIQ = (VDD UQ) / R = 3.3 mA2. 动态分析动态分析 rd = 26 / IQ = 26 / 3.3 8 ( )Idm= Udm/ rd= 5 /8 0.625 (mA)， id = 0.625 sin t3. 总电压、电流总电压、电流dQDuUu dQDiIi = (0.7 + 0.005 sin t ) V= (3.3 + 0.625 sin t ) mAVDDuiuDRCiDuiudRidrd第第 1 章章半导体二极管半导体二极管