模擬電子康5版第三講課件

3.4

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

3.4.2二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二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的V-I特性曲線。例3.4.1電路如圖所示，已知二極管的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)3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.二極管V-I特性的建模（2）恒壓降模型（a）V-I特性（b）電路模型（3）折線模型（a）V-I特性（b）電路模型3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.二極管V-I特性的建模（4）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。3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.二極管V-I特性的建模（4）小信號(hào)模型過Q點(diǎn)的切線可以等效成一個(gè)微變電阻即根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)則常溫下（T=300K）（a）V-I特性（b）電路模型3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法2．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)當(dāng)VDD=1V時(shí)，（自看）（a）簡單二極管電路（b）習(xí)慣畫法2．模型分析法應(yīng)用舉例（3）限幅電路電路如圖，R=1kΩ，VREF=3V，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)vI=6sintV時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。end2．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=0.7V，vs=0.1sinwtV。（1）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。3.5特殊二極管

3.5.1齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)1.符號(hào)及穩(wěn)壓特性利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)。(1)穩(wěn)定電壓VZ(2)動(dòng)態(tài)電阻rZ在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。rZ=VZ/IZ(3)最大耗散功率

PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax和最小穩(wěn)定工作電流IZmin(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)——VZ2.穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)3.5.1齊納二極管3.5.2變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用結(jié)勢(shì)壘電容C隨外加電壓V的變化而變化的特點(diǎn)制成的二極管。符號(hào)：注意：使用時(shí)應(yīng)外加反向電壓0-V/VC/pF3.5.3肖特基二極管（a）符號(hào)（b）正向V-I特性3.5.4光電子器件1.光電二極管（a）符號(hào)（b）電路模型（c）特性曲線3.5.4光電子器件3.激光二極管（a）物理結(jié)構(gòu)（b）符號(hào){end}~220Ve2iDuL一、整流電路整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，1、半波整流e2E2m+-iDuL整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴220Ve2iDuL+-3.6二極管的應(yīng)用二極管應(yīng)用2、全波整流~220VuLioRLe2e2’+--+~220VuLioRLe2’e2-+-+e2uL一、整流電路二極管應(yīng)用二、LED顯示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共陽極電路共陰極電路控制端為高電平對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光控制端為低電平對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光e小結(jié)1、

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：擴(kuò)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-空穴對(duì)，但它們的數(shù)目很少，并與溫度有密切關(guān)系。2、在本征半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì),可分別形成P型和N型半導(dǎo)體,它們是各種半導(dǎo)體器件的基本材料。

3、PN結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)形式，如二極管由一個(gè)PN結(jié)加引線組成。因此，掌握PN結(jié)的特性對(duì)于了解和使用各種半導(dǎo)體器件有著十分重要的意義。

PN結(jié)的重要特性是單向?qū)щ娦浴?/p>

4、為合理選擇和正確使用各種半導(dǎo)體器件，必須熟悉它們的參數(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VZ、穩(wěn)定電流IZ、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、最高反向工作電壓等。必須結(jié)合PN結(jié)特性及應(yīng)用電路，逐步領(lǐng)會(huì)這些參數(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。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)行分段線性化處理，從而得到幾種簡化的模型，如理想模型、恒壓降模型、折線模型和小信號(hào)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工作條件選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ汀?/p>

小結(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：(1)半導(dǎo)體二極管的V-I特性及主要參數(shù)(2)二極管的基本電路及分析方法(3)穩(wěn)壓管工作原理及應(yīng)用難點(diǎn)：兩種載流子、PN結(jié)的形成、單向?qū)щ娦?、二極管的基本電路及分析方法。半導(dǎo)