晶體二極管PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1晶體二極管晶體二極管在理想相條件下，推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)表達(dá)式：)1(TVVSDeII此表達(dá)示稱(chēng)為晶體二極管的理想指數(shù)模型。 如果，為了反映實(shí)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(yè)/共38頁(yè))1(TSnVIrVSeII式中 n 稱(chēng)為非理想化因子，其值與I有關(guān)。當(dāng)I為正常值時(shí)，n 1 。 當(dāng)I過(guò)小或過(guò)大， n 2 。 rS 是與PN結(jié)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(jìn)一步考慮擊穿特性和非線性電容特性，那么，模型將會(huì)變得更為復(fù)雜。 第2頁(yè)/共38頁(yè)可以通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式描繪或通過(guò)實(shí)際測(cè)得到。

2、0IV第3頁(yè)/共38頁(yè)用折線逼近的伏安特性曲線VIV(on)0I/mAV/V定義：二極管的導(dǎo)通電阻 RD 為： IVVRonDD)(三、簡(jiǎn)化電路模型：三、簡(jiǎn)化電路模型：第4頁(yè)/共38頁(yè)（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(hào)第5頁(yè)/共38頁(yè) （2）、當(dāng)二極管的正向壓降，遠(yuǎn)小于與它相串聯(lián)的電壓源時(shí)，二極管上的壓降可忽略。即 當(dāng) V 0 時(shí) ，二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于短路。 當(dāng) V 0 時(shí) ，二極管截止，相當(dāng)于開(kāi)路。 晶體二極管的簡(jiǎn)化電路模型 RDDVD(on)第6頁(yè)/共38頁(yè) 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(yīng)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(duì)應(yīng)的點(diǎn)，稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，用 Q表示。第7頁(yè)/共38頁(yè)增量電阻 ：rS 定義為T(mén)QTSQVVVVSQjVIVIIeIVIVIrQT) 1(1即 QTjIVrQIV0IQI/mAV/VVQ第8頁(yè)/共38頁(yè))1(TVVSQeII式中 為Q點(diǎn)上的電流。 通常將rj 稱(chēng)為二極管的增量結(jié)電阻或稱(chēng)為肖特基電阻。晶體二極管的小信號(hào)電路模型為 rjQIV0IQI/mAV/VVQ第9頁(yè)/共38頁(yè) 如果，考慮PN結(jié)的串接電阻 rS ，晶體二極管的小信號(hào)電路模型為

4、：rjrS 若V的工作頻率較高時(shí)，還因考慮PN結(jié)的結(jié)電容 Cj 的影響。晶體二極管的小信號(hào)電路模型為：CjrjrS第10頁(yè)/共38頁(yè)增量電阻上的波形示意圖： QIV0IQI/mAV/VVQ 注意：小信號(hào)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(shí)，采用小信號(hào)電路模型，其目的是求得由外加增量電壓產(chǎn)生的響應(yīng)。DRVDDvDiDVDD第17頁(yè)/共38頁(yè) 根據(jù)電路可知，電路為交、直流共存的電路，在分析時(shí)可將交流分量與直流分量，分開(kāi)討論。討論直流分量時(shí)，令交流分量為零；討論交流分量時(shí)，令直流分量為零

5、。（a）、直流分量：首先畫(huà)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(yè)/共38頁(yè)（b）交流分量： 畫(huà)出交流通路 電路可等效為： DRIVVDD rj RIrSVDDV第19頁(yè)/共38頁(yè)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(yè)/共38頁(yè)例一、設(shè)二極管為理想的，試判斷電路中，二極管是否導(dǎo)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(dǎo)通 ， 類(lèi)似與短路。D2 反偏截止 ， 類(lèi)似與開(kāi)路。 電路可等效為 3KRD2D1VAO15V12VV2V1第21頁(yè)/共38頁(yè)3KR12V15VV2V1D2D1VAO故 VAO = 03KRD2D1VAO15V12VV2V1第22頁(yè)/共38頁(yè) 例二、電路中的二極管為理想的，試畫(huà)出輸出電壓 vo 的波形。設(shè)vi = 6sint 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi 解： 根據(jù)電路可知當(dāng) 0 vi 5V 時(shí), D1 截止 ， D2 導(dǎo)通。 電路可等效為： 5VV2-2VD2D1vOV1 R100vi 此時(shí) vO = 5V 5VV2-2V D2D1vOV1R100

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

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

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