晶體二極管PPT教案

1、會計學1晶體二極管晶體二極管在理想相條件下，推導出的數(shù)學表達式：)1(TVVSDeII此表達示稱為晶體二極管的理想指數(shù)模型。 如果，為了反映實際器件的伏安特性，通常的做法是將上式加以修正。 )1(TSnVIrVSeII或 )1ln(STSIInVIrV第1頁/共38頁)1(TSnVIrVSeII式中 n 稱為非理想化因子，其值與I有關。當I為正常值時，n 1 。 當I過小或過大， n 2 。 rS 是與PN結相串聯(lián)的電阻。（中性區(qū)的體電阻、接觸電阻、金屬引線電阻） 如果，進一步考慮擊穿特性和非線性電容特性，那么，模型將會變得更為復雜。 第2頁/共38頁可以通過數(shù)學表達式描繪或通過實際測得到。

2、0IV第3頁/共38頁用折線逼近的伏安特性曲線VIV(on)0I/mAV/V定義：二極管的導通電阻 RD 為： IVVRonDD)(三、簡化電路模型：三、簡化電路模型：第4頁/共38頁（1）、僅從單向?qū)щ娦钥紤]，晶體二極管是理想的二極管。理想的二極管的伏安特性曲線 0IV理想的二極管的電路符號第5頁/共38頁 （2）、當二極管的正向壓降，遠小于與它相串聯(lián)的電壓源時，二極管上的壓降可忽略。即 當 V 0 時 ，二極管導通，相當于短路。 當 V 0 時 ，二極管截止，相當于開路。 晶體二極管的簡化電路模型 RDDVD(on)第6頁/共38頁 如果，加到二極管上的電壓是由直流電壓VQ 和疊加在其上的

3、增量電壓V 組成。 即 V = VQ +V 則，相應產(chǎn)生的電流為，I = IQ +IQIV0IQI/mAV/VVQ 圖中，VQ 與 IQ 在伏安特性曲線上對應的點，稱為靜態(tài)工作點，用 Q表示。第7頁/共38頁增量電阻 ：rS 定義為TQTSQVVVVSQjVIVIIeIVIVIrQT) 1(1即 QTjIVrQIV0IQI/mAV/VVQ第8頁/共38頁)1(TVVSQeII式中 為Q點上的電流。 通常將rj 稱為二極管的增量結電阻或稱為肖特基電阻。晶體二極管的小信號電路模型為 rjQIV0IQI/mAV/VVQ第9頁/共38頁 如果，考慮PN結的串接電阻 rS ，晶體二極管的小信號電路模型為

4、：rjrS 若V的工作頻率較高時，還因考慮PN結的結電容 Cj 的影響。晶體二極管的小信號電路模型為：CjrjrS第10頁/共38頁增量電阻上的波形示意圖： QIV0IQI/mAV/VVQ 注意：小信號電路模型受到V足夠小的限制。工程上，限定|V| RD 所以 RVVIonDDD)( V VD(on) （4）、如果，上述電路中，串接有一小的增量電壓時，采用小信號電路模型，其目的是求得由外加增量電壓產(chǎn)生的響應。DRVDDvDiDVDD第17頁/共38頁 根據(jù)電路可知，電路為交、直流共存的電路，在分析時可將交流分量與直流分量，分開討論。討論直流分量時，令交流分量為零；討論交流分量時，令直流分量為零

5、。（a）、直流分量：首先畫直流通路DRVDDVIRDVD(on)根據(jù)電路列方程 VDD = I (R + RD) +VD(on) 得： DonDDDQRRVVI)(VQ = IRD + VD(on) 第18頁/共38頁（b）交流分量： 畫出交流通路 電路可等效為： DRIVVDD rj RIrSVDDV第19頁/共38頁根據(jù)電路列方程得： DDjSjSVrrRrrV式中 QTjIVr故 iD = IQ + I ， vD = VQ +V rj RIrSVDDVjsDDrrRVI第20頁/共38頁例一、設二極管為理想的，試判斷電路中，二極管是否導通，并求 VAO 的值。 解： 已知二極管為理想的。

6、 根據(jù)電路可知 D1 正偏導通 ， 類似與短路。D2 反偏截止 ， 類似與開路。 電路可等效為 3KRD2D1VAO15V12VV2V1第21頁/共38頁3KR12V15VV2V1D2D1VAO故 VAO = 03KRD2D1VAO15V12VV2V1第22頁/共38頁 例二、電路中的二極管為理想的，試畫出輸出電壓 vo 的波形。設vi = 6sint 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi 解： 根據(jù)電路可知當 0 vi 5V 時, D1 截止 ， D2 導通。 電路可等效為： 5VV2-2VD2D1vOV1 R100vi 此時 vO = 5V 5VV2-2V D2D1vOV1R100

7、vi第25頁/共38頁當 -2 vi 0 時， D1、D2 均截止。 電路可等效為： 5VV2-2VD2D1vOV1R100vi 此時 vO = vi 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi第26頁/共38頁當 vi -2 時， D1 導通， D2 截止 。 電路可等效為： 5VV2-2VD2D1vOV1 R100vi 此時 vO = -2V 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi第27頁/共38頁畫出輸出電壓 vo 的波形；vi = 6sintvivO-6V05V6Vt0-2V5V-2Vt第28頁/共38頁例三、如圖所示的二極管電路中，設 VD(on) = 0.7V，RD = 0

8、 ，rS = 5，VDD = 12V 、vS = 10sint (mV) 時，求（1）、圖（a）中，V，I的值。（2）、圖（a）中，電容C對交流信號呈短路，R = 50，ID = 1mA 、0.1mA時，相應的vO 的值。 V R3D 10KR210KR1 20KVDDI 圖 （a）第29頁/共38頁vSDvOCR圖 （b） 解： （1）、 圖（a） VR3D 10KR210KR1 20KVDDVTVTI第30頁/共38頁VR3 D 10KR210KR1 20KVDDVTVTI根據(jù)戴維南定律電路可等效為VVKKKVRRRVDDT612101010212KKKKKRRRRRT5101010102

9、121第31頁/共38頁VR3D5KRT 20KVTI已知 RD = 0 ，采用晶體二極管的簡化電路模型VR3D5KRT 20KVTVD(on)I第32頁/共38頁根據(jù)電路列方程VR3D5KRT 20KVTVD(on)ImAKKVVRRVVITonDT21.02057 .063)( V = IR3 = 0.21mA20K = 4.2V第33頁/共38頁（2）、 圖（b），采用小信號電路模型vSDvOCRvSvOrjRrSid 已知 ：rS = 5，ID = 1mA 時26126mAmVIVrQTj)(sin12. 026550)(sin101mAtmAtrrRvijSSd第34頁/共38頁或1)(djSOirrv)(sin12.0)265(mAt)(sin7.3mVtSjSjSOvrrRrrv)(sin1026550265mAt)(sin7.3mVtvSvOrjRrSid第35頁/共38頁當 ID = 0.1mA 時2601 . 026mAmVIVrQTjjSSdrrRvi2)(sin032. 0260550sin1