模擬電路課件第三章分析

模擬電路課件第三章分析模擬電路課件第三章分析1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電才能，可以將其劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。硅原子(+14)鍺原子(+32)硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電才能，可以將其劃共價(jià)鍵在絕對(duì)溫度T=0K和無(wú)外界激發(fā)〔光照或受熱〕時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才能很弱，接近絕緣體。本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純潔的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要到達(dá)99.9999999%，常稱為“九個(gè)9〞。本征半導(dǎo)體構(gòu)造價(jià)電子共價(jià)鍵在絕對(duì)溫度T=0K和無(wú)外界激發(fā)〔光照或受熱〕時(shí)，所有的本征激發(fā)或熱激發(fā)：當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，受束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴1、自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量相等；2、外加鼓勵(lì)能量越高，產(chǎn)生的電子-空穴數(shù)量越多；本征激發(fā)或熱激發(fā)：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空穴相遇并填補(bǔ)空穴，兩者同時(shí)消失；與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象——復(fù)合在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)展，到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)，電子空穴對(duì)的濃度一定。復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空穴相遇并填補(bǔ)空穴，兩者同時(shí)消失電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子和空穴在外電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體中出現(xiàn)兩部電流：1、自由電子定向運(yùn)動(dòng)所成電子流〔電子導(dǎo)電〕2、價(jià)電子〔注意：不是自由電子〕遞補(bǔ)空穴形成的空穴電流〔空穴導(dǎo)電〕半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子和空穴半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫(huà)演示半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫(huà)演示a.電阻率大

本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)b.導(dǎo)電性能隨溫度變化大本征半導(dǎo)體不能在半導(dǎo)體器件中直接使用a.電阻率大本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)b.導(dǎo)電性能隨溫度變化大本雜質(zhì)半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1.N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有5個(gè)價(jià)電子與周圍Si或Ge原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后，還多余一個(gè)自由電子，使得其中空穴濃度遠(yuǎn)小于自由電子濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子〔多子〕：自由電子，少數(shù)載流子〔少子〕為空穴。由于此類半導(dǎo)體主要依靠自由電子導(dǎo)電，而自由電子帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為N型半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱硅原子施主原子多余電子共價(jià)鍵++++++++++++N型半導(dǎo)體自由電子施主原子電子空穴對(duì)5價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)自由電子而本身成為帶正電的離子，把這種雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)。硅原子施主原子多余電子共價(jià)鍵++++++++++++N型半導(dǎo)N型半導(dǎo)體形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示N型半導(dǎo)體形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有3個(gè)價(jià)電子與周圍Si或Ge原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后將產(chǎn)生一個(gè)空穴，使得其中自由電子濃度遠(yuǎn)小于空穴濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子〔多子〕：空穴，少數(shù)載流子〔少子〕為自由電子。由于此類半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，而空穴帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，硅原子受主原子多余空穴共價(jià)鍵空穴受主原子電子空穴對(duì)－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體3價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)空穴，而本身承受一個(gè)電子成為帶負(fù)電的離子，把這種雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。硅原子受主原子多余空穴共價(jià)鍵空穴受主原子電子空穴對(duì)－－－－－P型半導(dǎo)體的形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示P型半導(dǎo)體的形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)〔不挪動(dòng)〕阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層或阻擋區(qū)PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)E因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)〔不挪動(dòng)〕少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散

又失去多子，耗盡層寬，E內(nèi)電場(chǎng)E多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流＝漂移電流總電流＝0少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散PN結(jié)形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的單向?qū)щ娦?．PN結(jié)正向偏置

PN結(jié)正向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)P型半導(dǎo)體的一端的電位高于N型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。PN結(jié)反向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)N型半導(dǎo)體的一端的電位高于P型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。PN結(jié)的單向?qū)щ娦?．PN結(jié)正向偏置PN結(jié)正向偏置——當(dāng)(1)加正向電壓〔正偏〕——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)

外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。

外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變窄→擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＞漂移運(yùn)動(dòng)→多子擴(kuò)散形成正向電流IF正向電流(1)加正向電壓〔正偏〕——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)PN結(jié)正偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)正偏動(dòng)畫(huà)演示(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)

外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向一樣。外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變寬→漂移運(yùn)動(dòng)＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)→少子漂移形成反向電流IRPN在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR根本上只與溫度有關(guān)，而與外加反壓的大小無(wú)關(guān)，所以稱為反向飽和電流。(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)外電PN結(jié)反偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)反偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的電壓與電流關(guān)系++++++_PN_____uiPN結(jié)的電壓與電流關(guān)系++++++_PN_____uiPN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式：PN結(jié)的伏安特性曲線正偏I(xiàn)F〔多子擴(kuò)散〕IR〔少子漂移〕反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿PN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式：PN結(jié)的伏安特性曲線正偏I(xiàn)F〔

根據(jù)理論分析：其中，u為PN結(jié)兩端的電壓降，i為流過(guò)PN結(jié)的電流IS為反向飽和電流，UT

稱為溫度的電壓當(dāng)量，一般取26mV當(dāng)u>0u>>UT時(shí)當(dāng)u<0|u|>>|UT

|時(shí)根據(jù)理論分析：其中，u為PN結(jié)兩端的電壓降，i為流過(guò)PN結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

(1)勢(shì)壘電容CBPN結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨(2)擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等效為電容，稱擴(kuò)散電容。

PN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用；反之，勢(shì)壘電容起主要作用電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)極間電容〔結(jié)電容〕為兩者之和(2)擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生思考題1.半導(dǎo)體中的載流子濃度主要與哪些因素有關(guān)？2.擴(kuò)散電流與漂移電流的主要區(qū)別是什么？思考題1.半導(dǎo)體中的載流子濃度主要與哪些因素有關(guān)？21.2半導(dǎo)體二極管

二極管=PN結(jié)+管殼+電極引線NP構(gòu)造符號(hào)陽(yáng)極+陰極-1.2半導(dǎo)體二極管二極管=PN結(jié)+管殼+二極管按構(gòu)造分三大類：(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路

二極管按材料分二大類：硅二極管和鍺二極管二極管按構(gòu)造分三大類：(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路(3)平面型二極管

用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。(3)平面型二極管用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面半導(dǎo)體二極管實(shí)物半導(dǎo)體二極管實(shí)物半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開(kāi)關(guān)管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型Ge，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線

硅：0.5V

鍺：

0.1V(1)正向特性導(dǎo)通壓降反向飽和電流(2)反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓UBR特性曲線分為三部分：正向、反向和反向擊穿特性u(píng)EiVmAuEiVuA鍺硅：0.7V鍺：半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線硅：0.5V(小結(jié)：正向特性：外加正向電壓時(shí)，存在阻礙二極管導(dǎo)通的死區(qū)電壓；當(dāng)正向電壓超過(guò)該電壓值時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)，正向電流在較大范圍內(nèi)變化，而管子的電壓降變化較小。反向特性：外加反向電壓時(shí)，產(chǎn)生由少子漂移形成的反向電流，其特點(diǎn)是受溫度影響較大，當(dāng)反向電壓不超過(guò)某值時(shí)，反向電流大小根本不變〔亦稱反向飽和電流Is)，與反向電壓上下無(wú)關(guān)。反向擊穿特性：外加反向電壓超過(guò)UR〔反向擊穿電壓〕時(shí)，反向電流急劇增大，二極管發(fā)生擊穿。PN結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿〔擊穿過(guò)程可逆〕和熱擊穿〔不可逆〕小結(jié)：PN結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿〔擊穿過(guò)程可逆〕和1.2.3溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響1.當(dāng)溫度上升時(shí)，死區(qū)電壓、正向管壓降降低?！鱱D/△T=–〔〕mV/°C2.溫度升高，反向飽和電流增大。即溫度每升高1°C，管壓降降低〔〕mV。即平均溫度每升高10°C，反向飽和電流增大一倍。1.2.3溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響1.當(dāng)溫度上升時(shí)1.2.4二極管的主要參數(shù)

(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓UBR

(3)反向電流IR二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)的最大平均電流〔防止過(guò)熱損壞〕二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR〔最高允許反向擊穿電壓一般取實(shí)際值的1/2〕。在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。其值越小，管子單向?qū)щ娦栽胶谩?4)最高工作頻率fMfM與結(jié)電容有關(guān)，當(dāng)工作頻率超過(guò)fM時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦宰儔摹?.2.4二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IF(2)3.4.1簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管是一種非線性器件，因此其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而圖解分析法那么較簡(jiǎn)單，但前提條件是二極管的V-I特性曲線。3.4.1簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管是一例電路如下圖，二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過(guò)二極管的電流iD。解：由電路的KVL方程，可得即是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線

Q的坐標(biāo)值〔VD，ID〕即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)例電路如下圖，二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R正偏反偏模型一：理想二極管模型UD二極管的導(dǎo)通壓降0V。適用條件：電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)二極管的模型及近似分析計(jì)算正偏反偏模型一：理想二極管模型UD二極管的導(dǎo)通壓降0二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型：導(dǎo)通壓降二極管的伏安特性DU模型二：恒壓降模型UD二極管的導(dǎo)通壓降。硅管；鍺管。適用條件：二極管電流近似等于或大于1mA時(shí)二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型：導(dǎo)通壓降二極管的伏安模型三：折線模型

模型三為模壓降模型的修正，其中Vth為門坎電壓，電阻rD值由流過(guò)二極管的實(shí)際電流決定，由于二極管特性的分散性，Vth和rD的值均不固定。伏安特性表達(dá)式:模型三：折線模型模型三為模壓降模型的修正，其中Vt1.二極管V-I特性的建?！?〕小信號(hào)模型vs=0時(shí),Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。vs=Vmsint時(shí)〔Vm<<VDD〕,將Q點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的V-I特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線。1.二極管V-I特性的建?！?〕小信號(hào)模型vs=0時(shí),或根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)那么常溫下〔T=300K〕（a）V-I特性（b）電路模型過(guò)Q點(diǎn)的切線可以等效成一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻模型四：小信號(hào)模型即適用條件：二極管工作在V-I特性的某一小范圍內(nèi)工作時(shí)〔如靜態(tài)工作點(diǎn)Q)或根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)那么常溫下〔T=300K〕（a）V-IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測(cè)量值相對(duì)誤差理想二極管模型RI10VE1kΩ相對(duì)誤差I(lǐng)R10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測(cè)量值1.3半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用1.3.1在整流電路中的應(yīng)用整流——

將交流電變成直流電的過(guò)程1.3.2限幅電路1.3半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用1.3.1在整流電路中的應(yīng)用整模型分析法應(yīng)用舉例〔1〕整流電路〔a〕電路圖〔b〕vs和vo的波形模型分析法應(yīng)用舉例〔1〕整流電路〔a〕電路圖2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）

當(dāng)VDD=10V時(shí)，恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（a）簡(jiǎn)單二極管電路（b）習(xí)慣畫(huà)法2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=12．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）

當(dāng)VDD=1V時(shí)，恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（a）簡(jiǎn)單二極管電路（b）習(xí)慣畫(huà)法結(jié)論：在電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)，采用恒壓降模型可得到較合理結(jié)果。2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=1例：二極管構(gòu)成的限幅電路，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入為ui(1)假設(shè)ui為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、恒壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓uo解：〔1〕采用理想模型分析?！?〕采用恒壓源模型分析。限幅電路例：二極管構(gòu)成的限幅電路，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入為〔2〕假如ui為幅度±4V的交流三角波解：①采用理想二極管模型分析。波形如下圖。0-4V4Vuit2V2Vuot〔2〕假如ui為幅度±4V的交流三角波解：①采用理想二極管002.7Vuot0-4V4Vuit2.7V②采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如下圖。02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V②采用理想二極管〔4〕開(kāi)關(guān)電路電路如下圖，求AO的電壓值解：

先斷開(kāi)D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，即O點(diǎn)為0V。那么接D陽(yáng)極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽(yáng)極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，D的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是D陽(yáng)極的電位。所以，AO的電壓值為-6V。開(kāi)關(guān)電路：利用二極管的單向?qū)щ娦砸越油ɑ驍嚅_(kāi)電路?！?〕開(kāi)關(guān)電路電路如下圖，求AO的電壓值解：【練習(xí)】二極管電路如下圖，判斷途中二極管是導(dǎo)通還是截止，并確定各電路輸出端電壓UO。設(shè)二極管的導(dǎo)通壓降為UD。圖a圖b圖c圖d【練習(xí)】二極管電路如下圖，判斷途中二極管是導(dǎo)通還是截止，圖2．模型分析法應(yīng)用舉例〔6〕小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，VDD=5V，R=5k，恒壓降模型的VD，vswtV?！?〕求輸出電壓vO的交流量和總量；〔2〕繪出vO的波形。

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。2．模型分析法應(yīng)用舉例〔6〕小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，V穩(wěn)定電壓1.4特種二極管硅穩(wěn)壓二極管〔齊納二極管〕：是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管正向同二極管反偏電壓≥UZ

反向擊穿＋UZ－穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài),工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時(shí),其兩端電壓近似為常數(shù)反向擊穿特性很陡穩(wěn)定電壓1.4特種二極管硅穩(wěn)壓二極管〔齊納二極管〕：正向同穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ(2)動(dòng)態(tài)電阻rZ在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向穩(wěn)定工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。

rZ=U

/I，

rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。(3)最小穩(wěn)定工作電流IZmin保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，假設(shè)IZ＜IZmin那么不能穩(wěn)壓。

(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax

超過(guò)Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ(2)動(dòng)態(tài)電阻DZIZRLUOUIRIIO+_+_R—限流電阻例：穩(wěn)壓電路如下圖，設(shè)R=180歐，VI=10V，RL=1kΩ,穩(wěn)壓管的VZ=6.8V,IZT=10mA,rZ=20歐，IZ(min)=5mA.試分析當(dāng)VI出現(xiàn)±1V的變化時(shí)，V0的變化是多少？UZ0rZ解：DZIZRLUOUIRIIO+_+_R—限流電阻例：穩(wěn)壓電解之得：當(dāng)：VI=10–1=9V時(shí)，IZ=5.95mA>Iz(min);當(dāng)：VI=10+1=11V時(shí)，IZ=15.78mA.穩(wěn)壓管的電流變化為：△IZ=15.78–5.95=9.83mA輸出電壓變化為：△V=rZ△IZ=0.2V解之得：當(dāng)：VI=10–1=9V時(shí)，IZ=練習(xí)：計(jì)算以下穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，設(shè)每個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為6伏。12V1.４Ｖ+++---練習(xí)：計(jì)算以下穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，設(shè)每個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為6伏。1DZIZRLUOUIRIIO+_+_IZ(min)≤IZ≤IZM穩(wěn)壓管正常工作的條件：(2)限流電阻計(jì)算輸出電壓穩(wěn)定的條件：〔保證穩(wěn)壓管被擊穿〕DZIZRLUOUIRIIO+_+_IZ(min)≤IZ≤IDZIZRLUOUIRIIO+_+_UO=UZ

圖中：IZ=I－IO

由上式，可知：此時(shí)，當(dāng)IO為最小值IO(min)時(shí)，IZ值最大。當(dāng)UI為最大值UI(max)時(shí)，I值最大；DZIZRLUOUIRIIO+_+_UO=UZ圖中：IZDZIZRLUOUIRIIO+_+_為保證電路正常工作，應(yīng)使：由此可得：DZIZRLUOUIRIIO+_+_為保證電路正常工作，應(yīng)使DZIZRLUOUIRIIO+_+_同理，為保證電路正常工作，應(yīng)使：由此可得：DZIZRLUOUIRIIO+_+_同理，為保證電路正常工作DZIZRLUOUIRIIO+_+_綜上，可得：DZIZRLUOUIRIIO+_+_綜上，可得：思考題1.在圖示穩(wěn)壓電路中，輸出電壓穩(wěn)定的條件是什么？2.在圖示穩(wěn)壓電路中限流電阻的大小對(duì)電路性能有何影響？DZIZRLUOUIRIIO+_+_思考題1.在圖示穩(wěn)壓電路中，輸出電壓穩(wěn)定的條件是什么？作業(yè)作業(yè)：題：、要求：中，要求寫(xiě)出簡(jiǎn)要的分析步驟〔標(biāo)出：二極管陽(yáng)，陰極的電位〕；作業(yè)作業(yè)：ThankYou!不盡之處，懇請(qǐng)指正！ThankYou!不盡之處，懇請(qǐng)指正！70模擬電路課件第三章分析模擬電路課件第三章分析71半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電才能，可以將其劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。硅原子(+14)鍺原子(+32)硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電才能，可以將其劃共價(jià)鍵在絕對(duì)溫度T=0K和無(wú)外界激發(fā)〔光照或受熱〕時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才能很弱，接近絕緣體。本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純潔的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要到達(dá)99.9999999%，常稱為“九個(gè)9〞。本征半導(dǎo)體構(gòu)造價(jià)電子共價(jià)鍵在絕對(duì)溫度T=0K和無(wú)外界激發(fā)〔光照或受熱〕時(shí)，所有的本征激發(fā)或熱激發(fā)：當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，受束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴1、自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量相等；2、外加鼓勵(lì)能量越高，產(chǎn)生的電子-空穴數(shù)量越多；本征激發(fā)或熱激發(fā)：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空穴相遇并填補(bǔ)空穴，兩者同時(shí)消失；與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象——復(fù)合在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)展，到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)，電子空穴對(duì)的濃度一定。復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空穴相遇并填補(bǔ)空穴，兩者同時(shí)消失電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子和空穴在外電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體中出現(xiàn)兩部電流：1、自由電子定向運(yùn)動(dòng)所成電子流〔電子導(dǎo)電〕2、價(jià)電子〔注意：不是自由電子〕遞補(bǔ)空穴形成的空穴電流〔空穴導(dǎo)電〕半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子和空穴半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫(huà)演示半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫(huà)演示a.電阻率大

本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)b.導(dǎo)電性能隨溫度變化大本征半導(dǎo)體不能在半導(dǎo)體器件中直接使用a.電阻率大本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)b.導(dǎo)電性能隨溫度變化大本雜質(zhì)半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1.N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有5個(gè)價(jià)電子與周圍Si或Ge原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后，還多余一個(gè)自由電子，使得其中空穴濃度遠(yuǎn)小于自由電子濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子〔多子〕：自由電子，少數(shù)載流子〔少子〕為空穴。由于此類半導(dǎo)體主要依靠自由電子導(dǎo)電，而自由電子帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為N型半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱硅原子施主原子多余電子共價(jià)鍵++++++++++++N型半導(dǎo)體自由電子施主原子電子空穴對(duì)5價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)自由電子而本身成為帶正電的離子，把這種雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)。硅原子施主原子多余電子共價(jià)鍵++++++++++++N型半導(dǎo)N型半導(dǎo)體形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示N型半導(dǎo)體形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有3個(gè)價(jià)電子與周圍Si或Ge原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后將產(chǎn)生一個(gè)空穴，使得其中自由電子濃度遠(yuǎn)小于空穴濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子〔多子〕：空穴，少數(shù)載流子〔少子〕為自由電子。由于此類半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，而空穴帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，硅原子受主原子多余空穴共價(jià)鍵空穴受主原子電子空穴對(duì)－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體3價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)空穴，而本身承受一個(gè)電子成為帶負(fù)電的離子，把這種雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。硅原子受主原子多余空穴共價(jià)鍵空穴受主原子電子空穴對(duì)－－－－－P型半導(dǎo)體的形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示P型半導(dǎo)體的形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)〔不挪動(dòng)〕阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層或阻擋區(qū)PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)E因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)〔不挪動(dòng)〕少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散

又失去多子，耗盡層寬，E內(nèi)電場(chǎng)E多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流＝漂移電流總電流＝0少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散PN結(jié)形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的單向?qū)щ娦?．PN結(jié)正向偏置

PN結(jié)正向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)P型半導(dǎo)體的一端的電位高于N型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。PN結(jié)反向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)N型半導(dǎo)體的一端的電位高于P型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。PN結(jié)的單向?qū)щ娦?．PN結(jié)正向偏置PN結(jié)正向偏置——當(dāng)(1)加正向電壓〔正偏〕——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)

外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。

外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變窄→擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＞漂移運(yùn)動(dòng)→多子擴(kuò)散形成正向電流IF正向電流(1)加正向電壓〔正偏〕——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)PN結(jié)正偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)正偏動(dòng)畫(huà)演示(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)

外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向一樣。外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變寬→漂移運(yùn)動(dòng)＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)→少子漂移形成反向電流IRPN在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR根本上只與溫度有關(guān)，而與外加反壓的大小無(wú)關(guān)，所以稱為反向飽和電流。(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)外電PN結(jié)反偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)反偏動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的電壓與電流關(guān)系++++++_PN_____uiPN結(jié)的電壓與電流關(guān)系++++++_PN_____uiPN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式：PN結(jié)的伏安特性曲線正偏I(xiàn)F〔多子擴(kuò)散〕IR〔少子漂移〕反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿PN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式：PN結(jié)的伏安特性曲線正偏I(xiàn)F〔

根據(jù)理論分析：其中，u為PN結(jié)兩端的電壓降，i為流過(guò)PN結(jié)的電流IS為反向飽和電流，UT

稱為溫度的電壓當(dāng)量，一般取26mV當(dāng)u>0u>>UT時(shí)當(dāng)u<0|u|>>|UT

|時(shí)根據(jù)理論分析：其中，u為PN結(jié)兩端的電壓降，i為流過(guò)PN結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

(1)勢(shì)壘電容CBPN結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨(2)擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等效為電容，稱擴(kuò)散電容。

PN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用；反之，勢(shì)壘電容起主要作用電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)極間電容〔結(jié)電容〕為兩者之和(2)擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生思考題1.半導(dǎo)體中的載流子濃度主要與哪些因素有關(guān)？2.擴(kuò)散電流與漂移電流的主要區(qū)別是什么？思考題1.半導(dǎo)體中的載流子濃度主要與哪些因素有關(guān)？21.2半導(dǎo)體二極管

二極管=PN結(jié)+管殼+電極引線NP構(gòu)造符號(hào)陽(yáng)極+陰極-1.2半導(dǎo)體二極管二極管=PN結(jié)+管殼+二極管按構(gòu)造分三大類：(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路

二極管按材料分二大類：硅二極管和鍺二極管二極管按構(gòu)造分三大類：(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路(3)平面型二極管

用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。(3)平面型二極管用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面半導(dǎo)體二極管實(shí)物半導(dǎo)體二極管實(shí)物半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開(kāi)關(guān)管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型Ge，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線

硅：0.5V

鍺：

0.1V(1)正向特性導(dǎo)通壓降反向飽和電流(2)反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓UBR特性曲線分為三部分：正向、反向和反向擊穿特性u(píng)EiVmAuEiVuA鍺硅：0.7V鍺：半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線硅：0.5V(小結(jié)：正向特性：外加正向電壓時(shí)，存在阻礙二極管導(dǎo)通的死區(qū)電壓；當(dāng)正向電壓超過(guò)該電壓值時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)，正向電流在較大范圍內(nèi)變化，而管子的電壓降變化較小。反向特性：外加反向電壓時(shí)，產(chǎn)生由少子漂移形成的反向電流，其特點(diǎn)是受溫度影響較大，當(dāng)反向電壓不超過(guò)某值時(shí)，反向電流大小根本不變〔亦稱反向飽和電流Is)，與反向電壓上下無(wú)關(guān)。反向擊穿特性：外加反向電壓超過(guò)UR〔反向擊穿電壓〕時(shí)，反向電流急劇增大，二極管發(fā)生擊穿。PN結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿〔擊穿過(guò)程可逆〕和熱擊穿〔不可逆〕小結(jié)：PN結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿〔擊穿過(guò)程可逆〕和1.2.3溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響1.當(dāng)溫度上升時(shí)，死區(qū)電壓、正向管壓降降低。△uD/△T=–〔〕mV/°C2.溫度升高，反向飽和電流增大。即溫度每升高1°C，管壓降降低〔〕mV。即平均溫度每升高10°C，反向飽和電流增大一倍。1.2.3溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響1.當(dāng)溫度上升時(shí)1.2.4二極管的主要參數(shù)

(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓UBR

(3)反向電流IR二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)的最大平均電流〔防止過(guò)熱損壞〕二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR〔最高允許反向擊穿電壓一般取實(shí)際值的1/2〕。在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。其值越小，管子單向?qū)щ娦栽胶谩?4)最高工作頻率fMfM與結(jié)電容有關(guān)，當(dāng)工作頻率超過(guò)fM時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦宰儔摹?.2.4二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IF(2)3.4.1簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管是一種非線性器件，因此其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而圖解分析法那么較簡(jiǎn)單，但前提條件是二極管的V-I特性曲線。3.4.1簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管是一例電路如下圖，二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過(guò)二極管的電流iD。解：由電路的KVL方程，可得即是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線

Q的坐標(biāo)值〔VD，ID〕即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)例電路如下圖，二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R正偏反偏模型一：理想二極管模型UD二極管的導(dǎo)通壓降0V。適用條件：電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)二極管的模型及近似分析計(jì)算正偏反偏模型一：理想二極管模型UD二極管的導(dǎo)通壓降0二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型：導(dǎo)通壓降二極管的伏安特性DU模型二：恒壓降模型UD二極管的導(dǎo)通壓降。硅管；鍺管。適用條件：二極管電流近似等于或大于1mA時(shí)二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型：導(dǎo)通壓降二極管的伏安模型三：折線模型

模型三為模壓降模型的修正，其中Vth為門坎電壓，電阻rD值由流過(guò)二極管的實(shí)際電流決定，由于二極管特性的分散性，Vth和rD的值均不固定。伏安特性表達(dá)式:模型三：折線模型模型三為模壓降模型的修正，其中Vt1.二極管V-I特性的建?！?〕小信號(hào)模型vs=0時(shí),Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。vs=Vmsint時(shí)〔Vm<<VDD〕,將Q點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的V-I特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線。1.二極管V-I特性的建?！?〕小信號(hào)模型vs=0時(shí),或根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)那么常溫下〔T=300K〕（a）V-I特性（b）電路模型過(guò)Q點(diǎn)的切線可以等效成一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻模型四：小信號(hào)模型即適用條件：二極管工作在V-I特性的某一小范圍內(nèi)工作時(shí)〔如靜態(tài)工作點(diǎn)Q)或根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)那么常溫下〔T=300K〕（a）V-IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測(cè)量值相對(duì)誤差理想二極管模型RI10VE1kΩ相對(duì)誤差I(lǐng)R10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測(cè)量值1.3半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用1.3.1在整流電路中的應(yīng)用整流——

將交流電變成直流電的過(guò)程1.3.2限幅電路1.3半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用1.3.1在整流電路中的應(yīng)用整模型分析法應(yīng)用舉例〔1〕整流電路〔a〕電路圖〔b〕vs和vo的波形模型分析法應(yīng)用舉例〔1〕整流電路〔a〕電路圖2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）

當(dāng)VDD=10V時(shí)，恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（a）簡(jiǎn)單二極管電路（b）習(xí)慣畫(huà)法2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=12．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）

當(dāng)VDD=1V時(shí)，恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（a）簡(jiǎn)單二極管電路（b）習(xí)慣畫(huà)法結(jié)論：在電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)，采用恒壓降模型可得到較合理結(jié)果。2．模型分析法應(yīng)用舉例〔2〕靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=1例：二極管構(gòu)成的限幅電路，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入為ui(1)假設(shè)ui為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、恒壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓uo解：〔1〕采用理想模型分析?！?〕采用恒壓源模型分析。限幅電路例：二極管構(gòu)成的限幅電路，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入為〔2〕假如ui為幅度±4V的交流三角波解：①采用理想二極管模型分析。波形如下圖。0-4V4Vuit2V2Vuot〔2〕假如ui為幅度±4V的交流三角波解：①采用理想二極管002.7Vuot0-4V4Vuit2.7V②采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如下圖。02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V②采用理想二極管〔4〕開(kāi)關(guān)電路電路如下圖，求AO的電壓值解：

先斷開(kāi)D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，即O點(diǎn)為0V。那么接D陽(yáng)極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽(yáng)極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，D的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是D陽(yáng)極的電位。所以，AO的電壓值為-6V。開(kāi)關(guān)電路：利用二極管的單向?qū)щ娦砸越油ɑ驍嚅_(kāi)電路?！?〕開(kāi)關(guān)電路電路如下圖，求AO的電壓值解：【練習(xí)】二極管電路如下圖，判斷途中二極管是導(dǎo)通還是截止，并確定各電路輸出端電壓UO。設(shè)二極管的導(dǎo)通壓降為UD。圖a圖b圖c圖d【練習(xí)】二極管電路如下圖，判斷途中二極管是導(dǎo)通還是截止，圖2．模型分析法應(yīng)用舉例〔6〕小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，VDD=5V，R=5k，恒壓降模型的VD，vswtV?！?〕求輸出電壓vO的交流量和總量