模電課件第一章1

1模擬電子線路B電子科學(xué)與工程學(xué)院電子電路教學(xué)中心周洪敏

電子技術(shù)包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大分支，缺一不可。3兩種信號模擬信號（Analogsignal）:指幅度的取值是連續(xù)的（幅值可由無限個數(shù)值表示）。聲音、溫度、壓力轉(zhuǎn)化的電信號。時間上離散的模擬信號是一種抽樣信號。數(shù)字信號（Digitalsignal）：指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。如計(jì)算機(jī)處理的二進(jìn)制信號等。4“模電”與“數(shù)電”的關(guān)系現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)一般是模/數(shù)混合系統(tǒng)兩頭是“模擬”，中間是“數(shù)字”輸入部分是“模擬”：檢測、微弱信號放大中間部分是“數(shù)字”：信號處理輸出部分是“模擬”：功率驅(qū)動、發(fā)射5掌握硬件本領(lǐng)當(dāng)前社會對于硬件工程師（特別是具有設(shè)計(jì)開發(fā)能力的工程師）需求量很大。培養(yǎng)硬件工程師比較困難。學(xué)好并掌握硬件本領(lǐng)將使你基礎(chǔ)實(shí)，起點(diǎn)高，發(fā)展大，受益無窮！

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課程地位與課程體系

是重要的學(xué)科基礎(chǔ)課

是電子信息類專業(yè)的主干課程是強(qiáng)調(diào)硬件應(yīng)用能力的工程類課程

是工程師訓(xùn)練的基本入門課程

是很多重點(diǎn)大學(xué)的考研課程7這門課的特點(diǎn)

涉及的基礎(chǔ)知識廣博：高等數(shù)學(xué)、電路分析、信號與系統(tǒng)等，素有“魔鬼電路、模糊電路”之稱。8學(xué)習(xí)方法“過四關(guān)”

基本器件關(guān)-----電路構(gòu)成工程近似關(guān)-----分析方法實(shí)驗(yàn)動手關(guān)-----實(shí)踐應(yīng)用

EDA應(yīng)用關(guān)-----設(shè)計(jì)能力

9考試成績評定平時30%期末70%答疑時間：每周一中午答疑地點(diǎn)：教3-5171、黃麗亞楊恒新編著.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20092、電子電路教研室.模擬電子電路B補(bǔ)充講義(修訂版)南京郵電大學(xué)校內(nèi)印刷,2009教材參考書[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]（模擬部分）(第五版).北京：高等教育出版社,2006[2]華成英童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]（第四版）.北京：高等教育出版社,2006[3]謝嘉奎.電子線路[M]（線性部分）(第四版）.北京：高等教育出版社,1999（2004年印刷）.[4]謝嘉奎.電子線路[M]（非線性部分）(第四版）.北京：高等教育出版社,1999（2004年印刷）.課程號：B0400042S13第一章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用1-1半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體物質(zhì)半導(dǎo)體的特性：1．導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間；2．導(dǎo)電能力隨溫度、光照或摻入某些雜質(zhì)而發(fā)生顯著變化。14硅原子（Silicon）鍺原子（Germanium）硅（Si）、鍺（Ge）和砷化鎵（GaAs）１-１-１本征半導(dǎo)體硅原子鍺原子+4原子核電子圖1-1硅和鍺原子結(jié)構(gòu)簡化模型15共價(jià)鍵價(jià)電子+4+4+4+4圖1-2單晶硅和鍺共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖16說明：1、共價(jià)鍵：相鄰兩個原子中的價(jià)電子作為共用電子對而形成的相互作用力。2、單晶硅：原子按一定的間隔排列成有規(guī)律的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。通常共價(jià)鍵的電子受到所屬原子核的吸引，是不能自由移動的?！`電子，不能參與導(dǎo)電。3、本征半導(dǎo)體：純凈的（未摻雜）單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。17載流子(Carrier)指半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中獲得運(yùn)動能量的帶電粒子。有溫度環(huán)境就有載流子——本征激發(fā)。絕對零度（-273OC）時晶體中無自由電子——相當(dāng)于絕緣體。一、半導(dǎo)體中的兩種載流子

——自由電子和空穴18+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子圖1-3本征激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴

在一定的溫度下，或者受到光照時，使價(jià)電子獲得一定的額外能量，一部分價(jià)電子就能夠沖破共價(jià)鍵的束縛變成自由電子——本征激發(fā)。191、空穴的運(yùn)動可以看成一個帶正電荷的粒子的運(yùn)動。

2、一個空穴的運(yùn)動實(shí)際上是許多價(jià)電子作相反運(yùn)動的結(jié)果。但是一個空穴運(yùn)動所引起的電流的大小只與空穴的多少有關(guān)，與多少個價(jià)電子運(yùn)動無關(guān)。20結(jié)論本征激發(fā)和溫度有關(guān)會成對產(chǎn)生電子空穴對---自由電子(FreeElectron)帶負(fù)電荷---空穴(Hole)帶正電荷兩種載流子（帶電粒子）是半導(dǎo)體的重要概念。21+4+4+4+4圖1-3本征激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴復(fù)合：由于正負(fù)電荷相吸引，自由電子會填入空穴成為價(jià)電子，同時釋放出相應(yīng)的能量，從而消失一對電子、空穴，這一過程稱為復(fù)合。二、本征激發(fā)與復(fù)合22本征激發(fā):一分為二。復(fù)合:合二為一。載流子濃度：載流子濃度越大，復(fù)合的機(jī)會就越多。在一定溫度下，當(dāng)沒有其它能量存在時，電子、空穴對的產(chǎn)生與復(fù)合最終達(dá)到一種熱平衡狀態(tài)，使本征半導(dǎo)體中載流子的濃度一定。23

導(dǎo)電能力如何？ni、pi

——分別表示電子和空穴的濃度；

在T=300K的室溫下，本征硅（鍺）的載流子濃度=1.43×1010㎝-3（2.38×1013㎝-3）， 本征硅（鍺）的原子密度=5×1022㎝-3（4.4×1022㎝-3）。室溫下只有極少數(shù)原子的價(jià)電子(三萬億分之一)受激發(fā)產(chǎn)生電子、空穴對。導(dǎo)電能力很弱。

241-1-2雜質(zhì)半導(dǎo)體（摻雜半導(dǎo)體）

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的元素（稱為雜質(zhì)），會使其導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化?！s質(zhì)半導(dǎo)體。 根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。25一、N型半導(dǎo)體+4+5+4+4束縛電子鍵外電子五價(jià)雜質(zhì)原子

因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個價(jià)電子能與周圍四個半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。從而在半導(dǎo)體中形成大量的自由電子。施主原子26說明在本征硅（鍺）中摻入少量的五價(jià)元素（如：磷、砷、銻等）就得到N型半導(dǎo)體。雜質(zhì)原子頂替硅原子，多一個電子位于共價(jià)鍵之外，受原子的束縛力很弱，很容易激發(fā)成為自由電子。幾乎一個雜質(zhì)原子能提供一個自由電子，從而自由電子數(shù)大大增加。——施主雜質(zhì)。由于自由電子的濃度增加，與空穴（本征激發(fā)產(chǎn)生的）復(fù)合的機(jī)會也增加，因此空穴濃度相應(yīng)減少。27在N型半導(dǎo)體中： 自由電子——多數(shù)載流子，簡稱多子； 空穴——少數(shù)載流子，簡稱少子。答：N型半導(dǎo)體是電中性的。雖然自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)，但由于施主正離子的存在，使正、負(fù)電荷數(shù)相等，即自由電子數(shù)=空穴數(shù)+施主正離子

問題：N型半導(dǎo)體是帶正電還是帶負(fù)電？28+4+3+4+4束縛電子空位三價(jià)原子受主原子二、P型半導(dǎo)體（Positivetype）

因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時，缺少一個價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個空位。當(dāng)其它共價(jià)鍵上的電子在本征激發(fā)下來填補(bǔ)這個空位時，從而在原來的硅原子共價(jià)鍵上形成空穴。29

在本征硅（或鍺）中，摻入少量的三價(jià)元素（硼、鋁等），就得到P型半導(dǎo)體。室溫時，幾乎全部雜質(zhì)原子都能提供一個空穴。多子（多數(shù)載流子）：空穴；少子（少數(shù)載流子）：自由電子；P型半導(dǎo)體是電中性的?？昭〝?shù)=自由電子數(shù)+受主負(fù)離子30三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度多子的濃度 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，雜質(zhì)原子所提供的多子數(shù)遠(yuǎn)大于本征激發(fā)的載流子數(shù)。

結(jié)論：多子的濃度主要由摻雜濃度決定。少子的濃度 少子主要由本征激發(fā)產(chǎn)生，因摻雜不同，會隨多子濃度的變化而變化。31結(jié)論：在熱平衡下，多子濃度值與少子濃度值的乘積恒等于本征載流子濃度值ni的平方。

對N型半導(dǎo)體，多子nn與少子pn有32對P型半導(dǎo)體，多子pp與少子np有33

摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下:

1、T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n=p=1.4×1010/cm33、本征硅的原子濃度:

4.96×1022/cm3

以上三個濃度基本上依次相差106/cm3

。

2、摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:

n=5×1016/cm3雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響34小結(jié)1.本征半導(dǎo)體通過摻雜，可以大大改變半導(dǎo)體內(nèi)載流子的濃度，并使一種載流子多，另一種載流子少。2.多子濃度主要取決于雜質(zhì)的含量，它與溫度幾乎無關(guān)；少子的濃度則主要與本征激發(fā)有關(guān)，因而它的濃度與溫度有十分密切的關(guān)系。35思考題與習(xí)題導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別和在電子線路以及集成電路制造中的作用？說明半導(dǎo)體材料的特性及其應(yīng)用解釋本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體的區(qū)別？解釋N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體的區(qū)別？為什么說這兩種半導(dǎo)體仍然對外呈電中性？解釋雜質(zhì)半導(dǎo)體的多子濃度和少子濃度各由何種因素決定的？半導(dǎo)體中的電流 在導(dǎo)體中，載流子只有一種：自由電子。在電場作用下，產(chǎn)生定向的漂移運(yùn)動形成漂移電流。在半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子和空穴。電場作用下的漂移電流兩種類型的電流濃度差導(dǎo)致的擴(kuò)散電流IpIn一、漂移電流總電流：1、定義：在電場作用下，半導(dǎo)體中的載流子作定向飄移運(yùn)動而形成的電流。①載流子濃度2.漂移電流大小取決于②外加電場強(qiáng)度③遷移速度二、擴(kuò)散電流 在半導(dǎo)體工作中，擴(kuò)散運(yùn)動是比漂移運(yùn)動更為重要的導(dǎo)電機(jī)理。金屬導(dǎo)體是不具有這種電流的，正是由于擴(kuò)散電流特性，才能夠?qū)⑺龀呻娮悠骷U(kuò)散電流大小主要取決于該處載流子濃度差（即濃度梯度）。濃度差越大，擴(kuò)散電流越大，而與該處的濃度值無關(guān)。401-2PN結(jié) PN結(jié)是半導(dǎo)體器件的核心，可以構(gòu)成一個二極管。PN

本征硅的一邊做成P型半導(dǎo)體，一邊做成N型半導(dǎo)體。交界處形成一個很薄的特殊物理層?！狿N結(jié)41+++++++++++++++PN1-2-1PN結(jié)的形成

由于擴(kuò)散運(yùn)動，使接觸面附近的空穴和電子形成不能移動的負(fù)離子和正離子狀態(tài)，這個區(qū)域稱為空間電荷區(qū)（耗盡層）?？臻g電荷區(qū)內(nèi)電場UB動畫演示42動態(tài)平衡PN結(jié)的形成步驟擴(kuò)散運(yùn)動離子電荷區(qū)形成內(nèi)電場建立

擴(kuò)散運(yùn)動漂移運(yùn)動空間電荷區(qū)（一定寬度）PN結(jié)PN結(jié)很窄（幾個到幾十個m)。PN結(jié)又稱為勢壘區(qū)、阻擋層。43問題：達(dá)到動態(tài)平衡時，在PN結(jié)流過的總電流為多少，方向是什么？

多子的擴(kuò)散電流方向?yàn)閺淖蟮接?，少子的漂移電流方向從右到左。兩者在動態(tài)平衡時，大小相等，而方向相反，所以流過PN結(jié)的總電流為零。

多子擴(kuò)散電流方向少子漂移電流方向PN多子少子多子少子44對稱PN結(jié)：如果P區(qū)和N區(qū)的摻雜濃度相同，則耗盡區(qū)相對界面對稱，稱為對稱結(jié)不對稱PN結(jié)：如果一邊摻雜濃度大（重?fù)诫s），一邊摻雜濃度?。ㄝp摻雜），此耗盡區(qū)主要伸向輕摻雜區(qū)一邊，這樣的PN結(jié)稱為不對稱結(jié)45問題：為什么PN結(jié)伸向輕摻雜區(qū)？答：輕摻雜區(qū)的施主正離子（或受主負(fù)離子）的排列稀疏，重?fù)诫s區(qū)的施主正離子（或受主負(fù)離子）的排列緊密。如上圖，兩邊電荷量相等，所以會伸向輕摻雜區(qū)。46PN耗盡區(qū)內(nèi)電場UB

-U圖1-9正向偏置的PN結(jié)+-ERU+++++++++++++++1-2-2PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦詣赢嬔菔?7PN結(jié)加正向電壓外加的正向電壓大部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響。PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性，有較大的正偏電流。48圖1-10反向偏置的PN結(jié)ERPN耗盡區(qū)內(nèi)電場UB

+U-+U+++++++++++++++二、PＮ結(jié)加反向電壓49PN結(jié)加反向電壓外加的反向電壓大部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。

50PN結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流，并隨外加電壓變化而顯著變化；PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流，且不隨外加電壓變化。結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?1三、PN結(jié)電流方程圖1-11PN結(jié)的伏安特性當(dāng)T=300K(室溫)時,UT=26mV。iu0TT-U(BR)IS為反向飽和電流(10-15A)。UT=KT/q,溫度電壓當(dāng)量，52PN結(jié)伏安特性由上式當(dāng)u=0時，i=0當(dāng)u為正時

PN結(jié)外加正電壓時，流過電流為正電壓的e指數(shù)關(guān)系。當(dāng)u為負(fù)時

PN結(jié)外加負(fù)電壓時流過電流為飽和漏電流。53PN結(jié)的溫度特性

反映在伏安特性上為：溫度升高，正向特性向左移，反向特性向下移。1.保持正向電流不變時，溫度每升高1℃，結(jié)電壓減小約2~2.5mV2.溫度每升高10℃，反向飽和電流IS增大一倍。541-2-3PN結(jié)的反向擊穿特性當(dāng)對PN結(jié)外加反向電壓超過一定的限度，PN結(jié)會從反向截止發(fā)展到反向擊穿。反向擊穿破壞了PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。利用此原理可以制成穩(wěn)壓管。

U(BR)稱為PN結(jié)的擊穿電壓。有兩種擊穿機(jī)理：雪崩擊穿和齊納擊穿。iu0TT-U(BR)55擊穿種類摻雜情況耗盡層寬度擊穿機(jī)理雪崩擊穿輕摻雜寬因?yàn)楹谋M層寬，使加速的少子撞擊耗盡區(qū)的中性原子，產(chǎn)生電子、空穴對，反復(fù)作用使載流子數(shù)目迅速增加齊納擊穿重?fù)诫s窄較窄的耗盡區(qū)有很強(qiáng)的電場，強(qiáng)電場使耗盡區(qū)的價(jià)電子被直接拉出共價(jià)鍵，產(chǎn)生電子、空穴對。雪崩擊穿和齊納擊穿的比較56問題：為什么輕摻雜的PN結(jié)不易出現(xiàn)齊納擊穿？相反重?fù)诫s為什么不易出現(xiàn)雪崩擊穿？答：因?yàn)檩p摻雜的耗盡層寬，正負(fù)離子分布稀疏，電場強(qiáng)度不夠強(qiáng)，不足以拉出價(jià)電子。而重?fù)诫s的耗盡層窄使少子的加速時間短，少子的動能不足以撞擊中性原子，產(chǎn)生電子空穴對。57一般來說，對硅材料的PN結(jié)，UBR>7V時為雪崩擊穿；

UBR<5V時為齊納擊穿；

UBR介于5~7V時，兩種擊穿都有。58擊穿的可逆性電擊穿是可逆的（可恢復(fù)，當(dāng)有限流電阻時）。電擊穿后如無限流措施，將發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象。熱擊穿會破壞PN結(jié)結(jié)構(gòu)（燒壞）熱擊穿是不可逆的。591-2-4PN結(jié)的電容特性在外加電壓發(fā)生變化時，PN結(jié)耗盡層內(nèi)的空間電荷量和耗盡層外的載流子數(shù)量均發(fā)生變化，這種電荷量隨外加電壓變化的電容效應(yīng)，稱為PN結(jié)的結(jié)電容。按產(chǎn)生的機(jī)理不同，結(jié)電容分成勢壘電容和擴(kuò)散電容種。601-2-4PN結(jié)的電容特性PN結(jié)的耗盡區(qū)與平板電容器相似，外加電壓變化，耗盡區(qū)的寬度變化，則耗盡區(qū)中的正負(fù)離子數(shù)目變化，即存儲的電荷量變化。一、勢壘電容CT把耗盡層電荷量隨外界電壓變化而變化的電容效應(yīng)稱為勢壘電容CT61多子擴(kuò)散在對方區(qū)形成非平衡少子的濃度分布曲線偏置電壓變化分布曲線變化非平衡少子變化電荷變化。二、擴(kuò)散電容CD62圖1―12P區(qū)少子濃度分布曲線把這種外加電壓改變引起擴(kuò)散區(qū)內(nèi)存儲電荷量變化的電容效應(yīng)稱為擴(kuò)散電容CD63結(jié)電容Cj=CT+CD結(jié)論因?yàn)镃T和CD并不大，所以在低頻工作時忽略它們的影響.

正偏時以擴(kuò)散電容CD為主，Cj≈CD

，其值通常為幾十至幾百pF；

反偏時以勢壘電容CT為主，Cj≈CT,其值通常為幾至幾十pF。（如：變?nèi)荻O管）641-3半導(dǎo)體二極管及其基本電路PN結(jié)加上電極引線和管殼就形成晶體二極管。圖1-13晶體二極管結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號P區(qū)N區(qū)正極負(fù)極（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電路符號PN正極負(fù)極65二極管的結(jié)構(gòu)及符號（a）點(diǎn)接觸型(b)面接觸型（c）平面型（d）符號661-3-1半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線二極管特性曲線與PN結(jié)基本相同，略有差異。圖1-14二極管伏安特性曲線67一、正向特性硅:UD(on)=（0.6～0.8）V；1.導(dǎo)通電壓或死區(qū)電壓2.曲線分段：鍺:UD(on)=（0.1～0.3）V。指數(shù)段（小電流時）、直線段（大電流時）。68二、反向特性反向電壓增大到足夠大時，二極管也會被擊穿69

直流電阻和交流電阻直流電阻RD

是二極管所加直流電壓UD與所流過直流電流ID之比。其幾何意義是曲線Q點(diǎn)到原點(diǎn)直線斜率的倒數(shù)。交流電阻rD

是其工作狀態(tài)(ID,UD)處電壓改變量與電流改變量之比。幾何意義是曲線Q點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。701-3-2二極管的主要參數(shù)一、直流電阻圖1-15二極管電阻的幾何意義IDUDQ1RD=UD/IDRD

的幾何意義：iu0Q2(a)直流電阻RDQ點(diǎn)到原點(diǎn)直線斜率的倒數(shù)。RD不是恒定的，正向的RD隨工作電流增大而減小，反向的RD隨反向電壓的增大而增大。711.正向電阻：幾百歐姆；反向電阻：幾百千歐姆；2.Q點(diǎn)不同，測出的電阻也不同；結(jié)論因此，PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴?2二、交流電阻二極管在其工作狀態(tài)(IDQ,UDQ)下的電壓微變量與電流微變量之比。iu0Qiu(b)交流電阻rDrD

的幾何意義:Q(IDQ,UDQ)點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。73與IDQ成反比，并與溫度有關(guān)。74例：已知D為Si二極管，流過D的直流電流ID=10mA，交流電壓U=10mV，求室溫下流過D的交流電流I=?10VDR0.93KΩUID解：交流電阻交流電流為：75三、最大整流電流IFM四、最大反向工作電壓URM五、反向電流IR允許通過的最大正向平均電流。通常取U(BR)的一半，超過U(BR)容易發(fā)生反向擊穿。未擊穿時的反向電流。IR越小，單向?qū)щ娦阅茉胶谩?6六、最高工作頻率fM※

需要指出，手冊中給出的一般為典型值，需要時應(yīng)通過實(shí)際測量得到準(zhǔn)確值。工作頻率超過f

M時，二極管的單向?qū)щ娦阅茏儔摹?71.3.3半導(dǎo)體二極管的電路模型由于二極管的非線性特性，當(dāng)電路加入二極管時，便成為非線性電路。實(shí)際應(yīng)用時可根據(jù)二極管的應(yīng)用條件作合理近似，得到相應(yīng)的等效電路，化為線性電路非線性近似線性78對電子線路進(jìn)行分析(定量分析)時,電路中的實(shí)際器件必須用相應(yīng)的電路模型來等效表示，這稱為：“建?！薄Ｓ?jì)算機(jī)輔助分析計(jì)算要使用管子的模型。

一、二極管的大信號等效電路79圖1.3.5理想二極管模型iA2uB0C0（b）伏安特性（a）符號80圖1.3.6恒壓降模型iA′uBUD(on)C0（b）伏安特性（a）等效電路硅管：UD(on)＝０.7V鍺管：UD(on)＝０.3V81圖1.3.7折線模型iA1uBUD(on)C0（b）伏安特性（a）等效電路rD(on)82二極管大信號模型以上三種電路模型(理想、恒壓降、折線)均為二極管線形化模型。對不同電路模型可在不同需求時采用。

83二、二極管的小信號等效電路（a）等效電路（b）伏安曲線圖1.3.8二極管的交流小信號等效模型84一、二極管整流電路

把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姺Q為“整流”。反之稱為“逆變”。整流交流電直流電逆變

1.3.4二極管基本應(yīng)用電路85圖1-17二極管半波整流電路及波形tui0

uot0(b)輸入、輸出波形關(guān)系VRLuiuo(a)電路

二極管近似為理想模型

思考：二極管近似為恒壓降模型的電路輸出？86uit010V0.7V87二、二極管限幅電路又稱為：“削波電路”。能夠把輸入電壓變化范圍加以限制，常用于波形變換和整形。88UIHUOmaxUILUOminUIH、UIL分別稱為上門限和下門限電壓。可見，當(dāng)UIH≥ui≥UIL時，輸出正比于輸入電壓。當(dāng)ui＞UIH或ui＜UIL時，輸出電壓將被限制在最大值Uomax或最小值Uomin上。換言之，電路將把輸入信號中超出UIH、UIL的部分削去。有兩個門限電壓的限幅電路，稱為雙向限幅;只有一個門限的電路,則為單向限幅

圖1.3.10限幅電路的傳輸特性89圖1-20二極管上限幅電路及波形

(b)

輸入、輸出波形關(guān)系t0

uo/V2.7-5t

ui/V0-55(a)電路E2VVRuiuo

二極管近似為恒壓降模型90判別原則：ui-EUD(ON)

時,V導(dǎo)通，否則截止。①當(dāng)u

i≥2.7V,V導(dǎo)通，uo=E+0.7=2.7V②當(dāng)u

i<2.7V時,V截止，即開路，uo=u

i。即：91輸入數(shù)字量時為與邏輯。5V三、二極管開關(guān)電路921.穩(wěn)壓二極管的正向特性、反向特性與普通二極管基本相同，區(qū)別僅在于反向擊穿時，特性曲線更加陡峭。2.穩(wěn)壓管在反向擊穿后，能通過調(diào)節(jié)自身電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。電壓幾乎不變，為-UZ。即當(dāng)一、穩(wěn)壓二極管的特性1-3-5穩(wěn)壓二極管及穩(wěn)壓電路93圖1-21穩(wěn)壓二極管及其特性曲線(a)

電路符號i/mAu/V

IZmax0-UZ

IZmin(b)伏安特性曲線94二、穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)穩(wěn)壓電壓UZ耗散功耗PZ穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZmax和最小穩(wěn)定電流IZmin動態(tài)電阻rz溫度系數(shù)95穩(wěn)壓電壓UZ指擊穿后在電流為規(guī)定值時，管子兩端的電壓值96耗散功耗PZ與材料、結(jié)構(gòu)、工藝有關(guān)。使用時不允許超過此值。97穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZmax和最小穩(wěn)定電流IZmin

穩(wěn)壓二極管正常工作時的參考電流。IZmin<IZ<IZmax,如果電流小于IZmin時，不能穩(wěn)壓，大于IZmax時，容易燒壞管子。98動態(tài)電阻rz是在擊穿狀態(tài)下,管子兩端電壓變化量與電流變化量的比值。反映在特性曲線上，是工作點(diǎn)出切線斜率的倒數(shù)。一般為幾歐姆到幾十歐姆（越小越好）。99溫度系數(shù)指管子穩(wěn)定電壓受溫度影響的程度。＞7V是正溫系數(shù)；＜5V是負(fù)溫系數(shù)；5～7V溫度系數(shù)最小。100所謂穩(wěn)壓指當(dāng)Ui、RL變化時，UO保持恒定。圖1-22穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路R

ILIZVZ

RLUiUo三、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理：若Ui不變，RL↓→Iz↓→IL