模拟电子技术基础第四讲 二极管电路的分析--续.ppt

《模拟电子技术基础第四讲 二极管电路的分析--续.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基础第四讲 二极管电路的分析--续.ppt（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、用二极管直流模型来分析电路 例例2 限幅电路限幅电路电路如图电路如图：输入正弦波，分输入正弦波，分析输出信号波形。析输出信号波形。R=1K，VREF=3V求（求（1）当当=0V、4V、6V时，求输出电压值（2）当 时输出电压的波形 解：（1）当）当 =0V、4V、6V时，求输出电压值首先：考虑选用何种二极管的模型？因为只有直流电压源作用，所以使用直流模型。考虑到输入电压不高，且有VREF=3V，因此作用于二极管两端的电压不高，所以要选用折线模型才能满足题目的精度要求将原始电路中的二极管用它的直流折线直流折线模型代替，得到右侧的电路然后：判断判断理想二极管理想二极管的状态（导通或截止）。的状

2、态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，若0,则理想二极管正向导通；若0，则理想二极管反向截止1）当）当 =0V时，求输出电压值理想二极管截止，支路断开2）当）当 =4V时，求输出电压值理想二极管导通，用理想导线代替3）当）当 =6V时，求输出电压值理想二极管导通，用理想导线代替（2）当 时输出电压的波形 虽然 是一个交流电压源，但是对二极管来说，并不是小信号，所以二极管仍然采用直流模型，交流电压源可以看成为某个瞬时值的直流电压源理想二极管被反偏，处于截止状态理想二极管导通，理想导线代替本题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止一、用二极管直流模型来

3、分析电路例3 开关电路本题目中，二极管当作开关来使用，即在所有时间内均导通，或者在所有时间内均截止 若二极管为硅管，当Vi=0.4V，Vo=_ V；当Vi=1.5V，Vo=_ V。若二极管为锗管时，又分别是 _ V和 _ V。解：这类题目中含有一个二极管，可先将二极管断开，然后计算二极管阳、阴极间是正向电压还是负向电压，若为正向电压且差值大于或等于死区电压时，二极管导通，反之二极管截止。此题中，二极管实际上并非理想器件。正向导通时，对于硅管大约有0.7V的正向压降；对于锗管大约有0.3V的正向压降。所以对于硅二极管，当 Vi=0.4V时，相当于截止，Vo=0.4V，而Vi=1.5V时，相当于导

4、通，有0.7V的管压降，Vo=0.7V；对于锗二极管，无论Vi=0.4V或Vi=1.5V都相当于导通，有0.3V的管压降，所以都有Vo=0.3V。例4 有两个二极管的开关电路本题目中，二极管当作开关来使用，即在所有时间内均导通，或者在所有时间内均截止 一、用二极管直流模型来分析电路设二极管是理想的，判断两个二极管的状态，并求输出电压Vo解题思路1、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况：1）均小于02）均大于03）一个为正，另一个为负3、根据不同的情况做出判断：1）均小于0 ：立即得出结论，两个二极管均截止2

5、）均大于0：这其中会有一大一小，可以得出结论，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。练习题220Ve2iDuL例例6 整流电路整流电路整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，1 1、半波整流、

6、半波整流e2E2m+-iDuL整流电路中的二极管是作为整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。开关运用，具有单向导电性。220Ve2iDuL+-2 2、全波整流、全波整流220VuLioRLe2e2+-+220VuLioRLe2e2-+-+e2uL3 3、桥式整流、桥式整流220Ve2uL+-220Ve2uL+-e2uL二、用二极管交流模型来分析电路例5 低电压稳压电路直流电压源VI的正常值为10V，R=10K，若VI变化1V时，问相应的硅二极管电压（即输出电压）的变化如何？解（1）求静态工作点，画出直流通路，二极管采用直流模型 （2）画交流通路，二极管采用交流模型（这时的信号是小信

7、号）本章作业本章作业2.4.1、2.4.3、2.4.4a、2.4.7、2.4.102.5.1、2.5.3第2章 半导体二极管及其基本电路2.1 半导体的基本知识2.2 PN结2.3 半导体二极管2.4 二极管基本电路及分析方法2.5 特殊二极管2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.5.1 2.5.1 稳压二极管稳压二极管 2.5.2 2.5.2 光电子器件光电子器件1.1.光电二极管光电二极管2.2.发光二极管发光二极管1.稳压特性稳压特性稳压原理稳压原理：在反向击穿时，电流：在反向击穿时，电流在很大范围内变化时，只引起很在很大范围内变化时，只引起很小的电压变化。小的电压变化。正向部分与普

8、通二极管相同正向部分与普通二极管相同稳压管稳压时必须工作在反向电击穿状态。稳压管稳压时必须工作在反向电击穿状态。当反向电压加到一定值时，反向当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿。电流急剧增加，产生反向击穿。2.5.1 2.5.1 稳压二极管稳压二极管(1)(1)稳定电压稳定电压V VZ Z(2)(2)动态电阻动态电阻r rZ Z：愈小稳压性能愈好愈小稳压性能愈好在规定的稳压管反向工作在规定的稳压管反向工作电流电流I IZ Z下，所对应的反向工作下，所对应的反向工作电压。电压。rZ=VZ/IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 P PZMZM(4)(4)最大稳定工作电流最大稳

9、定工作电流 I IZmaxZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 I IZminZmin(5)(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数 V VZ Z2.特性参数特性参数光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。其结构和普通的二极管基本相同其结构和普通的二极管基本相同 它利用光电导效应工作，它利用光电导效应工作，PNPN结工作在反偏状态，当光照射在结工作在反偏状态，当光照射在PNPN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子空穴空穴对，在外电场的作用下形成光电流。对，在外电场的作用下形成光电流。D应

10、在反压状应在反压状态工作态工作 发光二极管是发光二极管是将电能转换成光能的特殊半导体将电能转换成光能的特殊半导体器件，它器件，它只有在加正向电压时才发光只有在加正向电压时才发光。2.5.2 2.5.2 光电子器件光电子器件1 1 1 1、光、光、光、光 电电电电 二二二二 极极极极 管管管管2 2 2 2、发、发、发、发 光光光光 二二二二 极极极极 管管管管 稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用电阻的作用一是起一是起限流作用限流作用，以保护稳压管。二是当输入电压或负，以保护稳压管。二是当输入电压或负载电流变化时，通过电阻上压降的变化，载电流变化时

11、，通过电阻上压降的变化，取出误差信号取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。3.应用方法应用方法稳压电路稳压电路IZmin IZ IZmaxVIVOIZIRVRVOLEDLED显示器显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阳极电路共阴极电路共阴极电路控制端为高电平控制端为高电平对应二极管发光对应二极管发光控制端为低电平控制端为低电平对应二极管发光对应二极管发光e小小 结结 1、半导体中有两种载流子：半导体中有两种载流子：电子和空穴电子和空穴。载流子有。载流子有两种运动方式：两种运动方式：扩散运动和漂移运动扩散运动和

12、漂移运动。本征激发本征激发使半导体中产生使半导体中产生电子电子-空穴对空穴对，但它们的数，但它们的数目很少，并与温度有密切关系。目很少，并与温度有密切关系。2 2、在本征半导体中掺入不同的杂质、在本征半导体中掺入不同的杂质,可分别形成可分别形成P P型型和和N N型半导体型半导体,它们是各种半导体器件的基本材料。它们是各种半导体器件的基本材料。3 3、PNPN结是各种半导体器件的基本结构形式结是各种半导体器件的基本结构形式，如二极，如二极管由一个管由一个PNPN结加引线组成。因此，掌握结加引线组成。因此，掌握PNPN结的特性对结的特性对于了解和使用各种半导体器件有着十分重要的意义。于了解和使用

13、各种半导体器件有着十分重要的意义。PNPN结的重要特性是单向导电性。结的重要特性是单向导电性。4、为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是性能参数性能参数，如稳压管的稳定电压如稳压管的稳定电压V VZ Z、稳定电流稳定电流I IZ Z、温度系数等；另一温度系数等；另一类是类是极限参数极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。必须结合电压等。必须结合PNPN结特性及应用电路，逐步领会这些参结特性及应用电路，逐步领会这

14、些参数的意义。数的意义。5 5、二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器件件。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化的模型，如的模型，如理想模型理想模型、恒压降模型恒压降模型、折线模型折线模型和和小信号模小信号模型型。在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型。小小 结结 6 6、对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构对二极管伏安特性曲线中不同区

15、段的利用，可以构成各种不同的应用电路。组成各种应用电路时，成各种不同的应用电路。组成各种应用电路时，关键是外关键是外电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供必要的工作条件和安全保证。必要的工作条件和安全保证。小小 结结重点难点重点难点重点重点：(1)(1)半导体二极管的半导体二极管的V-IV-I特性及主要参数特性及主要参数 (2)(2)二极管的基本电路及分析方法二极管的基本电路及分析方法 (3)(3)稳压管工作原理及应用稳压管工作原理及应用难点难点：两种载流子、两种载流子、PNPN结的形成、结的形成、单向导电性、单向导电性、二极管的基本电路二极管的基本电路及分析方法。及分析方法。半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片