模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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(lái)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(hào)波形。分析輸出信號(hào)波形。R=1K，VREF=3V求求1當(dāng)當(dāng)Iv=0V、4V、6V時(shí)，求輸出電壓值2當(dāng) 時(shí)輸出電壓的波形 Vsin6tvI解：1當(dāng) =0V、4V、6V時(shí)，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(yùn)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(biāo)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(cè)的電路然后：判別理想二極管的形狀導(dǎo)通或截止。方法：將理想二極管斷開(kāi)，求

2、陽(yáng)極和陰極的電位差，假設(shè)0,那么理想二極管正導(dǎo)游通；假設(shè)0，那么理想二極管反向截止Iv1當(dāng)當(dāng) =0V時(shí)，求輸出電壓值時(shí)，求輸出電壓值IvIOvv 理想二極管截止，支路斷開(kāi)2當(dāng)當(dāng) =4V時(shí)，求輸出電壓值時(shí)，求輸出電壓值Iv理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線替代V583. 3Ov3當(dāng)當(dāng) =6V時(shí)，求輸出電壓值時(shí)，求輸出電壓值Iv理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線替代V917. 3Ov2當(dāng) 時(shí)輸出電壓的波形 Vsin6tvI雖然 是一個(gè)交流電壓源，但是對(duì)二極管來(lái)說(shuō)，并不是小信號(hào)，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(gè)瞬時(shí)值的直流電壓源Vsin6tvI時(shí) V 5 . 3)( ) 1REFthIVVv O

3、 +VREF I +R理想二極管被反偏，處于截止形狀時(shí) V 5 . 3)( )2REFthIVVv O +VthVREF I +RrD理想二極管導(dǎo)通，理想導(dǎo)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(biāo)題中二極管當(dāng)作開(kāi)關(guān)來(lái)運(yùn)用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止一、用二極管直流模型來(lái)分析電路例3 開(kāi)關(guān)電路此標(biāo)題中，二極管當(dāng)作開(kāi)關(guān)來(lái)運(yùn)用，即在一切時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通 ，或者在一切時(shí)間內(nèi)均截止 假設(shè)二極管為硅管，當(dāng)Vi = 0.4V，Vo =

4、 _ V；當(dāng)Vi = 1.5V，Vo = _ V。假設(shè)二極管為鍺管時(shí)，又分別是 _ V和 _ V。 解： 這類標(biāo)題中含有一個(gè)二極管，可先將二極管斷開(kāi)，然后計(jì)算二極管陽(yáng)、陰極間是正向電壓還是負(fù)向電壓，假設(shè)為正向電壓且差值大于或等于死區(qū)電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，反之二極管截止。此題中，二極管實(shí)踐上并非理想器件。正導(dǎo)游通時(shí)，對(duì)于硅管大約有0.7V的正向壓降；對(duì)于鍺管大約有0.3V的正向壓降。所以對(duì)于硅二極管，當(dāng) Vi = 0.4V時(shí)，相當(dāng)于截止，Vo = 0.4V，而Vi = 1.5V時(shí)，相當(dāng)于導(dǎo)通，有0.7V的管壓降，Vo = 0.7V；對(duì)于鍺二極管，無(wú)論Vi= 0.4V或Vi= 1.5V都相當(dāng)于導(dǎo)通，

5、有0.3V的管壓降，所以都有Vo = 0.3V。例4 有兩個(gè)二極管的開(kāi)關(guān)電路此標(biāo)題中，二極管當(dāng)作開(kāi)關(guān)來(lái)運(yùn)用，即在一切時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通 ，或者在一切時(shí)間內(nèi)均截止 一、用二極管直流模型來(lái)分析電路設(shè)二極管是理想的，判別兩個(gè)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(gè)二極管的陽(yáng)極和陰極之間的電位差2、兩個(gè)二極管的陽(yáng)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(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)3、根據(jù)不同的情況做出判別：1均小于0 ：立刻得出結(jié)論，兩個(gè)二極管均截止2均大于0：這其中會(huì)有一大一小，可以得出結(jié)論，大的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，小的那個(gè)形狀不定，需求做進(jìn)一步的判別

6、。大的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線替代，這時(shí)整個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只需一個(gè)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(jié)論。3一個(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)：正的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，負(fù)的那個(gè)形狀不定，需求做進(jìn)一步的判別。正的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線替代，這時(shí)整個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只需一個(gè)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(jié)論。練習(xí)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(zhuǎn)換為直流的電路，整流電路是最根本的將交流轉(zhuǎn)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(kāi)關(guān)運(yùn)用，具有單導(dǎo)游電性。整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)

7、運(yùn)用，具有單導(dǎo)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(lái)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(shè)VI變化1V時(shí)，問(wèn)相應(yīng)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(wù)點(diǎn)，畫(huà)出直流通路，二極管采用直流模型 2畫(huà)交流通路，二極管采用交流模型這時(shí)的信號(hào)是小信號(hào)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(dǎo)體二極管及其根本電路 2.1 半導(dǎo)體的根本知識(shí) 2.2 PN結(jié) 2.3 半導(dǎo)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(shí)，電流穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時(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。

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(shí)必需任務(wù)在反向電擊穿形狀。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必需任務(wù)在反向電擊穿形狀。當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向電流急劇添加，產(chǎn)生反向擊穿。電流急劇添加，產(chǎn)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(dòng)態(tài)電阻動(dòng)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(wù)在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向任務(wù)電流電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向任務(wù)下，所對(duì)應(yīng)的反向任務(wù)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(wù)電

10、流最大穩(wěn)定任務(wù)電流 IZmax IZmax 和最小穩(wěn)定任務(wù)電流和最小穩(wěn)定任務(wù)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(shí)會(huì)產(chǎn)生電流的二極管。光電二極管是有光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流的二極管。其構(gòu)造和普通的二極管根本一樣其構(gòu)造和普通的二極管根本一樣 它利用光電導(dǎo)效應(yīng)任務(wù)，它利用光電導(dǎo)效應(yīng)任務(wù)，PNPN結(jié)任務(wù)在反偏形狀，當(dāng)光照射在結(jié)任務(wù)在反偏形狀，當(dāng)光照射在PNPN結(jié)上時(shí)，束縛電子獲得光能變成自在電子，產(chǎn)生電子結(jié)上時(shí)，束縛電子獲得光能變成自在電子，產(chǎn)生電子空穴空穴對(duì)，在外電場(chǎng)的作用下構(gòu)成光電流。對(duì)，在外電場(chǎng)的作用下構(gòu)成光電流。D應(yīng)

11、在反應(yīng)在反壓形狀壓形狀任務(wù)任務(wù) 發(fā)光二極管是將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體發(fā)光二極管是將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體器件，它只需在加正向電壓時(shí)才發(fā)光。器件，它只需在加正向電壓時(shí)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(wù)時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用穩(wěn)壓管任務(wù)時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以維護(hù)穩(wěn)壓管。二是當(dāng)輸入電壓或負(fù)一是起限流作用，以維護(hù)穩(wěn)壓管。二是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻上壓降的變化，取出誤差信號(hào)載電流變化時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻上壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)理穩(wěn)壓管的任務(wù)電流，從而起到穩(wěn)壓作用。以調(diào)理穩(wěn)壓管的任務(wù)電流，從而起到穩(wěn)壓作用。3.運(yùn)

12、用方法運(yùn)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(yáng)極電路共陽(yáng)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(duì)應(yīng)二極管發(fā)光對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光控制端為低電平控制端為低電平對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光e小小 結(jié)結(jié) 1、 半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。載流子有半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。載流子有兩種運(yùn)動(dòng)方式：分散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)方式：分散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)。 本征激發(fā)使半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子本征激發(fā)使半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，但它們的數(shù)空穴對(duì)，但它

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

14、各種半導(dǎo)體器件，必需熟習(xí)、為合理選擇和正確運(yùn)用各種半導(dǎo)體器件，必需熟習(xí)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(wù)電壓等。必需結(jié)合務(wù)電壓等。必需結(jié)合PN結(jié)特性及運(yùn)用電路，逐漸領(lǐng)會(huì)這結(jié)特性及運(yùn)用電路，逐漸領(lǐng)會(huì)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(jì)算電路方便，在特定條件下，常把二極管的非線為分析計(jì)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(jìn)展分段線性化處置，從而得到幾種簡(jiǎn)化的模性伏安特性進(jìn)展分段線性化處置，從而得到幾種簡(jiǎn)化的模型，如理想模型、恒壓降模型、折線模型和小信號(hào)模型。型，如理想模型、恒壓降模型、折線模型和小信號(hào)模型。在實(shí)踐運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)任務(wù)條件選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。在?shí)踐運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)任務(wù)條件選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ汀?小小 結(jié)結(jié) 6、對(duì)二極管伏安特性曲線中不同區(qū)段的利用，可以構(gòu)、對(duì)二極管伏安特性曲線中不同區(qū)段的利用，可以構(gòu)成各種不同的運(yùn)用電路。組成各種運(yùn)用電路時(shí)，關(guān)鍵是外成各種不同的運(yùn)用電路。組成各種運(yùn)用電路時(shí)，關(guān)鍵是外電路包括外電源、電阻等元件必需為器件的運(yùn)用提供電路包括外電源、電阻等元件必需為器件的運(yùn)用提供必要的任務(wù)條件和平安保證。必要的任務(wù)條件和平安保證。 小小 結(jié)結(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：重點(diǎn)： (1)(1)半導(dǎo)體二極管的半導(dǎo)體二極管的V-IV-I特性及主要參數(shù)特性及