模擬電子技術基礎第四講 二極管電路的分析ppt課件

1、一、用二極管直流模型來分析電路 例例2 限幅電路限幅電路電路如圖：輸入正弦波，電路如圖：輸入正弦波，分析輸出信號波形。分析輸出信號波形。R=1K，VREF=3V求求1當當Iv=0V、4V、6V時，求輸出電壓值2當 時輸出電壓的波形 Vsin6tvI解：1當 =0V、4V、6V時，求輸出電壓值首先：思索選用何種二極管的模型？由于只需直流電壓源作用，所以運用直流模型。思索到輸入電壓不高，且有VREF=3V，因此作用于二極管兩端的電壓不高，所以要選用折線模型才干滿足標題的精度要求將原始電路中的二極管用它的直流折線模型替代，得到右側的電路然后：判別理想二極管的形狀導通或截止。方法：將理想二極管斷開，求

2、陽極和陰極的電位差，假設0,那么理想二極管正導游通；假設0，那么理想二極管反向截止Iv1當當 =0V時，求輸出電壓值時，求輸出電壓值IvIOvv 理想二極管截止，支路斷開2當當 =4V時，求輸出電壓值時，求輸出電壓值Iv理想二極管導通，用理想導線替代V583. 3Ov3當當 =6V時，求輸出電壓值時，求輸出電壓值Iv理想二極管導通，用理想導線替代V917. 3Ov2當 時輸出電壓的波形 Vsin6tvI雖然 是一個交流電壓源，但是對二極管來說，并不是小信號，所以二極管依然采用直流模型，交流電壓源可以看成為某個瞬時值的直流電壓源Vsin6tvI時 V 5 . 3)( ) 1REFthIVVv O

3、 +VREF I +R理想二極管被反偏，處于截止形狀時 V 5 . 3)( )2REFthIVVv O +VthVREF I +RrD理想二極管導通，理想導線替代 O/V O/V t t 斜率斜率斜率斜率0.17rDrD+RVREF+Vth=3.5 V I/V(c)(d)5 . 35 . 35 . 35 . 35 . 3RrrRrrvRrvrivDDDDIDIDo此標題中二極管當作開關來運用，即某段時間內導通，某段時間內截止一、用二極管直流模型來分析電路例3 開關電路此標題中，二極管當作開關來運用，即在一切時間內均導通 ，或者在一切時間內均截止 假設二極管為硅管，當Vi = 0.4V，Vo =

4、 _ V；當Vi = 1.5V，Vo = _ V。假設二極管為鍺管時，又分別是 _ V和 _ V。 解： 這類標題中含有一個二極管，可先將二極管斷開，然后計算二極管陽、陰極間是正向電壓還是負向電壓，假設為正向電壓且差值大于或等于死區(qū)電壓時，二極管導通，反之二極管截止。此題中，二極管實踐上并非理想器件。正導游通時，對于硅管大約有0.7V的正向壓降；對于鍺管大約有0.3V的正向壓降。所以對于硅二極管，當 Vi = 0.4V時，相當于截止，Vo = 0.4V，而Vi = 1.5V時，相當于導通，有0.7V的管壓降，Vo = 0.7V；對于鍺二極管，無論Vi= 0.4V或Vi= 1.5V都相當于導通，

5、有0.3V的管壓降，所以都有Vo = 0.3V。例4 有兩個二極管的開關電路此標題中，二極管當作開關來運用，即在一切時間內均導通 ，或者在一切時間內均截止 一、用二極管直流模型來分析電路設二極管是理想的，判別兩個二極管的形狀，并求輸出電壓Vo解題思緒1、將二極管從電路中拿走，在此電路的根底上求兩個二極管的陽極和陰極之間的電位差2、兩個二極管的陽極和陰極之間的電位差共有三種情況：1均小于02均大于03一個為正，另一個為負3、根據(jù)不同的情況做出判別：1均小于0 ：立刻得出結論，兩個二極管均截止2均大于0：這其中會有一大一小，可以得出結論，大的那個二極管一定導通，小的那個形狀不定，需求做進一步的判別

6、。大的那個二極管導通后用理想的導線替代，這時整個電路就轉化成了只需一個二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判別，從而得出最后的結論。3一個為正，另一個為負：正的那個二極管一定導通，負的那個形狀不定，需求做進一步的判別。正的那個二極管導通后用理想的導線替代，這時整個電路就轉化成了只需一個二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判別，從而得出最后的結論。練習題220Ve2iDuL例例6 整流電路整流電路整流電路是最根本的將交流轉換為直流的電路，整流電路是最根本的將交流轉換為直流的電路，1 1、半波整流、半波整流e2E2m+-iDuL整流電路中的二極管是作為開關運用，具有單導游電性。整流電路中的二極管是作為開關

7、運用，具有單導游電性。220Ve2iDuL+-2 2、全波整流、全波整流220VuLioRLe2e2+-+220VuLioRLe2e2-+-+e2uL3 3、橋式整流、橋式整流220Ve2uL+-220Ve2uL+-e2uL二、用二極管交流模型來分析電路例5 低電壓穩(wěn)壓電路直流電壓源VI的正常值為10V，R=10K，假設VI變化1V時，問相應的硅二極管電壓即輸出電壓的變化如何？解1求靜態(tài)任務點，畫出直流通路，二極管采用直流模型 2畫交流通路，二極管采用交流模型這時的信號是小信號mA93. 0107 . 010DI96.2793. 026mV261DDTddIIUgrmVRrru79. 2100

8、0096.2796.27ddD 本章作業(yè)本章作業(yè)2.4.1、 2.4.3、 2.4.4a、 2.4.7、 2.4.102.5.1、 2.5.3第2章 半導體二極管及其根本電路 2.1 半導體的根本知識 2.2 PN結 2.3 半導體二極管 2.4 二極管根本電路及分析方法 2.5 特殊二極管2.5 2.5 特殊二極管特殊二極管 2.5.1 穩(wěn)壓二極管 2.5.2 光電子器件1. 1. 光電二極管光電二極管2. 2. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管1.穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時，電流穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時，電流在很大范圍內變化時，只引起很在很大范圍內變化時，只引起很小的電壓變化。小的電壓變化。

9、正向部分與普通二極管一樣正向部分與普通二極管一樣穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時必需任務在反向電擊穿形狀。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時必需任務在反向電擊穿形狀。當反向電壓加到一定值時，反向當反向電壓加到一定值時，反向電流急劇添加，產生反向擊穿。電流急劇添加，產生反向擊穿。2.5.1 2.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管(1) (1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZVZ(2) (2) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZrZ：愈小穩(wěn)壓性能愈好：愈小穩(wěn)壓性能愈好在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向任務在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向任務電流電流IZ下，所對應的反向任務下，所對應的反向任務電壓。電壓。rZ =VZ /IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZMPZM(4)(4)最大穩(wěn)定任務電

10、流最大穩(wěn)定任務電流 IZmax IZmax 和最小穩(wěn)定任務電流和最小穩(wěn)定任務電流 IZminIZmin(5)(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)VZVZ2.特性參數(shù)特性參數(shù)光電二極管是有光照射時會產生電流的二極管。光電二極管是有光照射時會產生電流的二極管。其構造和普通的二極管根本一樣其構造和普通的二極管根本一樣 它利用光電導效應任務，它利用光電導效應任務，PNPN結任務在反偏形狀，當光照射在結任務在反偏形狀，當光照射在PNPN結上時，束縛電子獲得光能變成自在電子，產生電子結上時，束縛電子獲得光能變成自在電子，產生電子空穴空穴對，在外電場的作用下構成光電流。對，在外電場的作用下構成光電流。D應

11、在反應在反壓形狀壓形狀任務任務 發(fā)光二極管是將電能轉換成光能的特殊半導體發(fā)光二極管是將電能轉換成光能的特殊半導體器件，它只需在加正向電壓時才發(fā)光。器件，它只需在加正向電壓時才發(fā)光。2.5.2 2.5.2 光電子器件光電子器件 穩(wěn)壓管任務時應反接，并串入一只電阻。電阻的作用穩(wěn)壓管任務時應反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以維護穩(wěn)壓管。二是當輸入電壓或負一是起限流作用，以維護穩(wěn)壓管。二是當輸入電壓或負載電流變化時，經過電阻上壓降的變化，取出誤差信號載電流變化時，經過電阻上壓降的變化，取出誤差信號以調理穩(wěn)壓管的任務電流，從而起到穩(wěn)壓作用。以調理穩(wěn)壓管的任務電流，從而起到穩(wěn)壓作用。3.運

12、用方法運用方法+R-IR+-RLIOVOVIIZDZ穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路IZmin IZ IZmaxVIVOIZIRVRVOLEDLED顯示器顯示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共陽極電路共陽極電路共陰極電路共陰極電路控制端為高電平控制端為高電平對應二極管發(fā)光對應二極管發(fā)光控制端為低電平控制端為低電平對應二極管發(fā)光對應二極管發(fā)光e小小 結結 1、 半導體中有兩種載流子：電子和空穴。載流子有半導體中有兩種載流子：電子和空穴。載流子有兩種運動方式：分散運動和漂移運動。兩種運動方式：分散運動和漂移運動。 本征激發(fā)使半導體中產生電子本征激發(fā)使半導體中產生電子-空穴對，但它們的數(shù)空穴對，但它

13、們的數(shù)目很少，并與溫度有親密關系。目很少，并與溫度有親密關系。 2、在本征半導體中摻入不同的雜質、在本征半導體中摻入不同的雜質,可分別構成可分別構成P型型和和N型半導體型半導體,它們是各種半導體器件的根本資料。它們是各種半導體器件的根本資料。 3、PN結是各種半導體器件的根本構造方式，如二極結是各種半導體器件的根本構造方式，如二極管由一個管由一個PN結加引線組成。因此，掌握結加引線組成。因此，掌握PN結的特性結的特性對于了解和運用各種半導體器件有著非常重要的意義。對于了解和運用各種半導體器件有著非常重要的意義。 PN結的重要特性是單導游電性。結的重要特性是單導游電性。 4、為合理選擇和正確運用

14、各種半導體器件，必需熟習、為合理選擇和正確運用各種半導體器件，必需熟習它們的參數(shù)。這些參數(shù)大至可分為兩類，一類是性能參數(shù)，它們的參數(shù)。這些參數(shù)大至可分為兩類，一類是性能參數(shù)，如穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓如穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ、溫度系數(shù)等；另、溫度系數(shù)等；另一類是極限參數(shù)，如二極管的最大整流電流、最高反向任一類是極限參數(shù)，如二極管的最大整流電流、最高反向任務電壓等。必需結合務電壓等。必需結合PN結特性及運用電路，逐漸領會這結特性及運用電路，逐漸領會這些參數(shù)的意義。些參數(shù)的意義。 5、二極管的伏安特性是非線性的，所以它是非線性器件。、二極管的伏安特性是非線性的，所以它是非線性器件。為

15、分析計算電路方便，在特定條件下，常把二極管的非線為分析計算電路方便，在特定條件下，常把二極管的非線性伏安特性進展分段線性化處置，從而得到幾種簡化的模性伏安特性進展分段線性化處置，從而得到幾種簡化的模型，如理想模型、恒壓降模型、折線模型和小信號模型。型，如理想模型、恒壓降模型、折線模型和小信號模型。在實踐運用中，應根據(jù)任務條件選擇適當?shù)哪Ｐ?。在實踐運用中，應根據(jù)任務條件選擇適當?shù)哪Ｐ汀?小小 結結 6、對二極管伏安特性曲線中不同區(qū)段的利用，可以構、對二極管伏安特性曲線中不同區(qū)段的利用，可以構成各種不同的運用電路。組成各種運用電路時，關鍵是外成各種不同的運用電路。組成各種運用電路時，關鍵是外電路包括外電源、電阻等元件必需為器件的運用提供電路包括外電源、電阻等元件必需為器件的運用提供必要的任務條件和平安保證。必要的任務條件和平安保證。 小小 結結重點難點重點難點重點：重點： (1)(1)半導體二極管的半導體二極管的V-IV-I特性及主要參數(shù)特性及