最新半导体二极管及其基本应用电路918精品课件.ppt
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1、进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会想起那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡,每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老忆中的故乡,每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老少,个个手持一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着少,个个手持一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”,于是三,于是三五成群,聚在大树下,或站着,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑五成群,聚在大树下,或站着
2、,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到“强子,别跑强子,别跑了,快来我给你扇扇了,快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,。孩子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,这才一跑一踮地围过了,这时母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,这才一跑一踮地围过了,这时母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,“你你看热的,跑什么?看热的,跑什么?”此时这把蒲扇,是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲此时这把蒲扇,是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲的味道!蒲扇是中国传统工艺品,在我国
3、已有三千年多年的历史。取材的味道!蒲扇是中国传统工艺品,在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表面光滑,因而,古人常会在上于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表面光滑,因而,古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即今日的蒲扇,江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即今日的蒲扇,江浙称之为芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非圆,轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非圆,轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,也走过了我们的扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,也走过
4、了我们的半个人生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长长的时间隧半个人生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长长的时间隧道,袅道,袅二极管的一般符号二极管的一般符号 二极管的符号二极管的符号发光二极管发光二极管 稳压二极管稳压二极管 光电二极管光电二极管 变容二极管变容二极管 隧道二极管隧道二极管 温度效应温度效应二极管二极管 t 双向击穿二极管双向击穿二极管 磁敏二极管磁敏二极管 体效应二极管体效应二极管 双向二极管双向二极管 交流开关二极管交流开关二极管UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.
5、20.3V。反向击穿电反向击穿电压压U(BR) 死区死区电压电压反向反向 由于少子的漂移运动形成很由于少子的漂移运动形成很小的反向电流小的反向电流,且且U U(BR)时时,其反向电其反向电流突然增大流突然增大,反向击穿。反向击穿。温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响在环境温度升高时,二极管的正向特性将在环境温度升高时,二极管的正向特性将 ?移,?移,反向特性将?移。反向特性将?移。二极管的特性对温度很敏感,具有负温度系数。二极管的特性对温度很敏感,具有负温度系数。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020温度增加温度增加主要参数主要参数1)最大整
6、流电流)最大整流电流 IF二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。向平均电流。2)最高反向工作电压)最高反向工作电压UR3)反向电流)反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响,温度向电流越小越好。反向电流受温度的影响,温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小,锗管越高反向电流越大。硅管的反向电流较小,锗管的反向电流要大几十到几百倍。的反向电流要大几十到几百倍。4)最高工作
7、频率最高工作频率fM 在实际应用中,应根据管子所用的场合,按在实际应用中,应根据管子所用的场合,按其所承受的最高反向电压、最大正向平均电流、其所承受的最高反向电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温度等条件,选择满足要求的二工作频率、环境温度等条件,选择满足要求的二极管。极管。PN+PN+总总 结结二极管的等效电路二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化将伏安特性折线化理想理想二极管二极管近似分析近似分析中最常用中最常用理想开关理想开关导通时导通时 UD0截止时截止时IS0导通时导通时UDUon截止时截止时IS0导通时导通时i与与u成成线性关系线性关系应根据不同情况选择不同的等效电路!应根据不
8、同情况选择不同的等效电路!理想理想模型模型恒压降模型恒压降模型折线模型折线模型DTDDdIUiur根据电流方程,Q越高,越高,rd越小。越小。 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用时直流电源作用小信号作用小信号作用静态电流静态电流2. 微变等效电路微变等效电路( (低频交流小信号作用下的等效电路低频交流小信号作用下的等效电路) )定性分析:定性分析:判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止
9、若二极管是理想的,若二极管是理想的,例例1:D6V12V3k BAUAB+ 二极管的钳位作用是指利用二极管正向导通压降相对稳定,且二极管的钳位作用是指利用二极管正向导通压降相对稳定,且数值较小数值较小(有时可近似为零有时可近似为零)的特点,来限制电路中某点的电位。的特点,来限制电路中某点的电位。2、?例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+ kR6VVDD6uDiD解:解: 理想模型理想模型: ,加在二极管阳极的电位高于加在,加在二极管阳极的电位高于加在二极管阴极的电位,二极管导通。二极管阴极的电位,二极管导通。VVDD6VuD0mARViDDD166103例例3 电路
10、如图所示,电路如图所示, , 。试分别用理。试分别用理想模型和恒压降模型,求解电路的想模型和恒压降模型,求解电路的 和和 的值。的值。VVDD6VuD7 . 0mARViDDD88. 01067 . 067 . 03 ,加在二极管阳极的电位高于加在二极管阴极的电位,二极管导通。解:恒压降模型:例例4 电路如图所示,假设图中的二极管是理想的,电路如图所示,假设图中的二极管是理想的,试判断二极管是否导通,并求出相应的输出电压。试判断二极管是否导通,并求出相应的输出电压。解:解:二极管二极管D导通,输导通,输出电压出电压 。VU3O1 二极管二极管D截止,输出截止,输出电压电压 。VU5O2b.V5
11、V时,判断出二极管时,判断出二极管D导通导通,直流电直流电流为流为mA8 . 8A)5000.65( DDRUVIc.V=10V时,时,mA8 .18A)5000.6-10(DRUVID1. V2V、5V、10V时二极管中的直流时二极管中的直流电流各为多少?电流各为多少?mA8 . 2A)5000.62( DDRUVIa.V2V时,判断出二极管时,判断出二极管D导通导通,直流电流直流电流为为二极管导通电压UD 为0.6V,UT=26mV二极管的近似分析计算二极管的近似分析计算IR10VE1kIR10VE1k例:例:串联电压源模型串联电压源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I测量值测量值
12、 9.32mA相对误差相对误差00002 . 010032. 99.332. 9理想二极管模型理想二极管模型RI10VE1kmA10K1V10I相对误差相对误差0000710032. 932. 9100.7V2. 若输入电压的有效值为若输入电压的有效值为20mV,f=1kHz的正弦波,则上述各的正弦波,则上述各种情况下二极管中的交流电流的有效值各为多少?种情况下二极管中的交流电流的有效值各为多少?didDTDDdrUIIUiur,a.V2V,ID2.8mA2.15mAmA)3 . 920(3 . 9)8 . 226(ddIr,b.V5V,ID 8.8mA6.77mAmA)95. 220(95.
13、 2)8 . 826(ddIr,c.V10V,ID 18.8mA14.5mAmA)38. 120(38. 1)8 .1826(ddIr,在伏安特性上,在伏安特性上,Q点越高,二极管的动态电阻越小!点越高,二极管的动态电阻越小!二极管基本应用电路二极管基本应用电路 二极管在低频和高频以及数字电路均有广泛的应二极管在低频和高频以及数字电路均有广泛的应用。用。以下主要介绍二极管在低频电路的几种应用。以下主要介绍二极管在低频电路的几种应用。二极管几种基本应用 整流电路整流电路限幅电路限幅电路电平选择电路电平选择电路(1)工作原理)工作原理u2的正半周,的正半周,D导通,导通, ADRLB,uO= u2
14、 。 2u2uu2的负半周,的负半周,D截止,承受反向电压,为截止,承受反向电压,为u2; uO=0。基本应用电路基本应用电路1、整流电路、整流电路整流电路是利用二极管的单向导电整流电路是利用二极管的单向导电作用,将交流电变成直流电的电路。作用,将交流电变成直流电的电路。半波整流电路半波整流电路改变电路及二极管的接入方式改变电路及二极管的接入方式,可得不同波形。可得不同波形。基本应用电路基本应用电路全波整流电路全波整流电路 牢记牢记全波整流全波整流电路下列电路下列2个电路特征:个电路特征: (1)一组全波整流电路中使用两只整流二极管;)一组全波整流电路中使用两只整流二极管; (2)电源变压器次
15、级线圈必须有中心抽头)电源变压器次级线圈必须有中心抽头。二极管限幅电路二极管限幅电路 又称为:又称为:“削波电路削波电路”, 能够把输入电压变化范围加以限制,常能够把输入电压变化范围加以限制,常用于波形变换和整形。用于波形变换和整形。例:例:二极管构成的限幅电路如图所示,二极管构成的限幅电路如图所示,R1k,UREF=2V,输入信号为,输入信号为ui。 (1)若若 ui为为4V的直流信号,分别采用理想二极管模型、的直流信号,分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压和输出电压uo+-+UIuREFRiuO解解:(1)采用理想模型分析。)
16、采用理想模型分析。 采用理想二极管串联电压源模型分析。采用理想二极管串联电压源模型分析。mA2k12VV4REFiRUuIV2REFoUumA31k1V702VV4DREFi.RUUuI2.7V0.7VV2DREFoUUu(2)如果)如果ui为幅度为幅度4V的交流三角波,波形如图(的交流三角波,波形如图(b)所)所示,分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模示,分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。型分析电路并画出相应的输出电压波形。+-+UIuREFRiuO解:解:采用理想二极管采用理想二极管模型分析。波形如图所示。模型分析。波形如图所示。0
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