CH二極管分析ppt課件

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程電子技術(shù)基礎(chǔ)課程 (模擬部分）模擬部分） 2007 電氣與信息工程系電氣與信息工程系3.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法 3.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法簡單二極管電路的圖解分析方法 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法要求：要求：掌握二極管電路的簡化模型分析方法掌握二極管電路的簡化模型分析方法3.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法簡單二極管電路的圖解分析方法 二極管是一種非線性器件二極管是一種非線性器件-電路一般要采用電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對來說比較復(fù)雜非線性電路的分析方法，相對來說比較復(fù)雜;

2、; 圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的的V V - -I I 特性曲線。特性曲線。例例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電壓，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流和流過二極管的電流iD 。 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率為是一條斜率為-1/R的直線，稱為的直線，稱為負(fù)載負(fù)載線線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的點(diǎn)稱為電路的

3、工作點(diǎn)工作點(diǎn) 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極分段線性化，得到二極管特性的等效模型。管特性的等效模型。)1e (DSD TVIiv（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符號）代表符號 （c c）正向偏置時(shí)的電路模型）正向偏置時(shí)的電路模型 （d d）反向偏置時(shí)的電路模型）反向偏置時(shí)的電路模型 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的

4、建模（2 2）恒壓降模型）恒壓降模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 （3 3）折線模型）折線模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（4 4）小信號模型）小信號模型vs =0 時(shí)時(shí), Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。)(11sDDDDvv VRRivs =Vmmsin t 時(shí)（時(shí)（VmmVT 。 （a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管

5、電路的簡化模型分析方法2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（1 1）整流電路）整流電路（a）電路圖）電路圖 （b）vs和和vo的波形的波形2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（2 2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI1)理想模型理想模型（R=10k ） 當(dāng)當(dāng)VDD=10V 時(shí)，時(shí)，mA 93. 0/ )(DDDDRVVI2)恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）3)折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69

6、. 0DDthD rIVV當(dāng)當(dāng)VDD=1V 時(shí)，時(shí)， （自看）（自看）（a）簡單二極管電路）簡單二極管電路 （b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（3 3）限幅電路）限幅電路 電路如圖，電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sin t V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。的波形。 2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（4 4）開關(guān)電路）開關(guān)電路電路如圖所示，求電路如圖所示，求AO的電壓值的電壓值解：解： 先斷開先斷

7、開D，以，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，為基準(zhǔn)電位， 即即O點(diǎn)為點(diǎn)為0V。 則接則接D陽極的電位為陽極的電位為-6V，接陰，接陰極的電位為極的電位為-12V。陽極電位高于陰極電位，陽極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)ā＝尤霑r(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，導(dǎo)通后，D的壓降等于零，即的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是點(diǎn)的電位就是D陽極的電位。陽極的電位。所以，所以，AO的電壓值為的電壓值為-6V。2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（5 5）小信號工作情況分析）小信號工作情況分析圖示電路中，圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sin t V。（1）求輸

8、出電壓）求輸出電壓vO的交流量和總量；（的交流量和總量；（2）繪出）繪出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。概念，在放大電路的分析中非常重要。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程電子技術(shù)基礎(chǔ)課程 (模擬部分）模擬部分）LiLi 制作制作湖南工程學(xué)院電氣與信息工程系湖南工程學(xué)院電氣與信息工程系第第3 3章章 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法 1.1.半導(dǎo)體二極管的特性半導(dǎo)體二極管的特性 2.二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法相關(guān)知識點(diǎn)復(fù)習(xí)1. 半導(dǎo)體二極管的特性半導(dǎo)體二極管的特性)1e (/SD

9、D TVIivV-I 特性表達(dá)式特性表達(dá)式 2. 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法 二極管是非線性器件，分析計(jì)算時(shí)，常把二極管二極管是非線性器件，分析計(jì)算時(shí)，常把二極管的非線性伏安特性進(jìn)行分段線性化處理。的非線性伏安特性進(jìn)行分段線性化處理。 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片普通二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片發(fā)光二極管發(fā)光二極管整流二極管整流二極管半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片整流二極管整流二極管半導(dǎo)體二極管的型號半導(dǎo)體二極管的型號國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：半導(dǎo)體器件類型及型號可查手冊，如：P

10、：表普通二極管 B或C：表變?nèi)荻O管Z：表整流二極管 W：表穩(wěn)壓二極管U：光電二極管本本 次次 課課 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 3.5 3.5 特殊二極管特殊二極管3.5.1 3.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管3.5.2 3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管3.5.3 3.5.3 肖特基二極管肖特基二極管3.5.4 3.5.4 光電子器件光電子器件 光電二極管光電二極管 發(fā)光二極管發(fā)光二極管1.1.3.3.激光二極管激光二極管 學(xué)習(xí)方法及重點(diǎn)學(xué)習(xí)方法及重點(diǎn)符號符號 、工作段、工作段使用方法使用方法1.穩(wěn)壓特性穩(wěn)壓特性 穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓原理：反向擊穿時(shí)，電流反向擊穿時(shí)，電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很在很

11、大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很小的電壓變化。小的電壓變化。 正向部分與普通二極管相同正向部分與普通二極管相同rZVZ穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。 當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。向電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。3.5.1 3.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管rZ = VZ / IZ(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZ(2) 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流工作電流IZ下，所對應(yīng)的下，所對應(yīng)的反向工作電壓。反向工作電壓。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZ

12、M(4)(4)最大穩(wěn)定工作電流最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) VZ 表溫度變化表溫度變化1穩(wěn)壓值的變穩(wěn)壓值的變 化量化量2.特性參數(shù)特性參數(shù)3.5.1 3.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓管工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。穩(wěn)壓管工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用：電阻的作用：1 1）限流作用；）限流作用；2 2）當(dāng)輸入電壓或）當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過電阻上壓降的變化，取負(fù)載電流變化時(shí)，通過電阻上壓降的變化，取出誤差信號，起到穩(wěn)壓作用。出誤差信號，起到穩(wěn)壓作用。應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例+R-IR+-RLI

13、OVOVIIZDZ穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電路路IZmin IZ IZmaxVIVOIZIRVRVO3.5.1 3.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管（a）符號）符號 （b）結(jié)電容與電壓的關(guān)系（縱坐標(biāo)為對數(shù)刻度）結(jié)電容與電壓的關(guān)系（縱坐標(biāo)為對數(shù)刻度） 結(jié)電容隨反向電壓結(jié)電容隨反向電壓的增加而減少的增加而減少2CB11：反向工作電壓反向工作電壓30V，總電容，總電容912pF應(yīng) 用：高頻技術(shù)中，如電子調(diào)諧器3.5.3 肖特基二極管肖特基二極管(SBD)（a）符號）符號 （b）正向）正向V-I特性特性與普通二極管比較1. 電容效應(yīng)小, 適用于高頻或開關(guān)狀態(tài);2. 正向壓降低, 低于普通

14、管 0.2V3.5.4 光電子器件光電子器件1. 光電二極管光電二極管(光敏二極管光敏二極管):受光器件受光器件（a）符號）符號 （b）電路模型）電路模型 （c）特性曲線）特性曲線 PN結(jié)反向偏置下工作結(jié)反向偏置下工作,反向電流與光照度成正比反向電流與光照度成正比;2DU1A: 光電流大于光電流大于80uA, 暗電流暗電流(無光時(shí)無光時(shí))小于小于0.1A 應(yīng)用：應(yīng)用：自動(dòng)售自動(dòng)售糧機(jī)等糧機(jī)等3.5.4 光電子器件光電子器件2. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管(Light Emitting Diode簡稱簡稱LED)符號符號特點(diǎn): 工作時(shí)外加正向電壓; 正向?qū)▔航?2V; 光的顏色取決于半導(dǎo)體的材料,光

15、的強(qiáng)度與電流成正比應(yīng)用應(yīng)用: * 2EF31A, 極限工作電流極限工作電流30mA, 紅光紅光* 閃爍發(fā)光二極管閃爍發(fā)光二極管(BTS): 頻率低頻率低,節(jié)日彩燈節(jié)日彩燈,胸花報(bào)警等胸花報(bào)警等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(yīng)二極管發(fā)光對應(yīng)二極管發(fā)光控制端為低電平控制端為低電平對應(yīng)二極管發(fā)光對應(yīng)二極管發(fā)光e 光電傳輸系統(tǒng)發(fā)光二極管光電二極管型 光電耦合器 GD211光電傳輸系統(tǒng) 隔離放大： 應(yīng)用于高共模環(huán)境下的小信號測量，輸入/輸出和電源電路之間沒有直接的電路耦合。 旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)編碼器的A A相輸出經(jīng)過高速光耦相輸出經(jīng)過