簡單非線性電阻電路分析

第五章簡單非線性電阻電路分析5

1含一個非線性元件電阻電路分析一、非線性電阻符號：根本要求：1、了解簡單非線性電路分析方法。2、掌握理想二極管電路分析。+_uiR二、非線性電阻伏安關(guān)系：uiOuiOu+_i碳化硅電阻器u+_iPN結(jié)二極管1.曲線表示法式中q—電子電荷量k—玻爾茲曼常數(shù)，室溫下T—絕對溫度2.解析表示法例：PN結(jié)二極管iuOIS∴室溫下伏安特性的測量——用晶體管特性圖示儀實(shí)驗(yàn)說明：電阻器的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線。(1)電阻器實(shí)驗(yàn)說明：晶體二極管的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條曲線。(2)晶體二極管實(shí)驗(yàn)說明：隧道二極管的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條曲線。(3)隧道二極管實(shí)驗(yàn)說明：發(fā)光二極管的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條曲線。(4)發(fā)光二極管運(yùn)算放大器和晶體二極管構(gòu)成的電路可以實(shí)現(xiàn)理想二極管的特性曲線。(5)理想二極管：按照非線性電阻特性曲線的特點(diǎn)分類。1.流控電阻:其電壓是電流的單值函數(shù)，u=f(i)表示；2.壓控電阻:其電流是電壓的單值函數(shù)，i=g(u)表示。三、非線性電阻的分類四、含一個非線性元件電路的分析：N+u_i左線性部分：右非線性部分：求解非線性代數(shù)方程的方法：1、圖解法2、解析法Uoc+_R0+_ui舉例1：含一個二極管電路圖解法步驟：〔1〕作u=Uoc-Roi直線——稱為“負(fù)載線〞令i=0u=Uocu=0i=Uoc/Ro〔2〕交于一點(diǎn)Q〔UQ、IQ〕——稱為“工作點(diǎn)〞端口電壓u=UQ端口電流i=IQ舉例2：i=u+0.13u2,u>0,求i。2V++__1

2

ui解：用解析法〔1+1/2〕u+i=2代入得0.13u2+2.5u-2=0兩組解答u=0.769Vi=0.846Au=-20Vi=32A說明：非線性電路解答不唯一，可多解、無解。5

2理想二極管+_uiOui一、符號與定義：在u>0(正向偏置)時，相當(dāng)于短路(u=0)，電阻為零，像一個閉合的開關(guān)；在u<0(反向偏置)時，相當(dāng)于開路(i=0)，電阻為無限大，像斷開的開關(guān)。二、理想二極管等效電路：+_uiab理想二極管正向?qū)?，反向截止，稱為單向?qū)щ娦?。?dāng)Ua>Ub時，導(dǎo)通，等效為短路當(dāng)Ua<Ub時，截止，等效為開路(斷路)。歸納三、含理想二極管電路的分析方法例1求Uab和I9V3

6

6

3

aIb20k

20k

4k

1k

1k

I1I2

20V+5Va例2求I1和I2注意分析含理想二極管電路時，首先要判斷二極管是否導(dǎo)通，然后用相應(yīng)的等效電路代換再求解5

３非線性電阻的串聯(lián)和并聯(lián)一、串聯(lián)：將元件特性①u1=f1(i1)和②u2=f2(i2)代入，逐點(diǎn)作出伏安特性得到③。例l用圖解法求圖(a)線性電阻和電壓源串聯(lián)單口

的伏安特性曲線。解：在u-i平面上畫出R和電壓源US的特性曲線，如圖(b)①和②。將同一電流下①和②的橫坐標(biāo)相加，平移得VCR特性曲線，如圖(b)③所示。假設(shè)改變電流參考方向，如圖(c)所示，相應(yīng)的特性曲線那么如圖(d)所示。例2用圖解法求圖(a)所示串聯(lián)單口的伏安特性曲線。解：畫出電阻、電壓源和理想二極管的特性曲線，如圖(b)①②③所示。將同一電流下三條曲線的橫坐標(biāo)相加，得到圖(c)所示VCR特性曲線。當(dāng)u>US時，二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于短路，同前；當(dāng)u<US時，二極管開路，單口相當(dāng)于開路。二、非線性電阻的并聯(lián)

將元件特性①i1=g1(u1)和②i2=g2(u2)代入逐點(diǎn)作出伏安特性得到曲線③。

本章小結(jié)１、理解非線性電阻及伏安關(guān)系；２、了解含一個非線性元件電路的分析方法：圖解法和解析法；負(fù)載線和工作點(diǎn)概念；３、掌握