模拟电子技术基础第四讲二极管电路的分析--续.ppt

一、用二极管直流模型来分析电路,例2 限幅电路 电路如图：输入正弦波，分析输出信号波形。 R=1K，VREF=3V 求（1）当,=0V、4V、6V时，求输出电压值,（2）当 时输出电压的波形,解：（1）当 =0V、4V、6V时，求输出电压值,首先：考虑选用何种二极管的模型？ 因为只有直流电压源作用，所以使用直流模型。考虑到输入电压不高，且有VREF=3V，因此作用于二极管两端的电压不高，所以要选用折线模型才能满足题目的精度要求,将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路 然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，若0,则理想二极管正向导通；若0，则理想二极管反向截止,1）当 =0V时，求输出电压值,理想二极管截止，支路断开,2）当 =4V时，求输出电压值,理想二极管导通，用理想导线代替,3）当 =6V时，求输出电压值,理想二极管导通，用理想导线代替,（2）当 时输出电压的波形,虽然 是一个交流电压源，但是对二极管来说，并不是小信号，所以二极管仍然采用直流模型，交流电压源可以看成为某个瞬时值的直流电压源,理想二极管被反偏，处于截止状态,理想二极管导通，理想导线代替,本题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止,一、用二极管直流模型来分析电路,例3 开关电路,本题目中，二极管当作开关来使用， 即在所有时间内均导通 ，或者在所有时间内均截止,若二极管为硅管， 当Vi = 0.4V，Vo = _ V； 当Vi = 1.5V，Vo = _ V。 若二极管为锗管时，又分别是 _ V和 _ V。,解： 这类题目中含有一个二极管，可先将二极管断开，然后计算二极管阳、阴极间是正向电压还是负向电压，若为正向电压且差值大于或等于死区电压时，二极管导通，反之二极管截止。 此题中，二极管实际上并非理想器件。正向导通时，对于硅管大约有0.7V的正向压降；对于锗管大约有0.3V的正向压降。所以对于硅二极管，当 Vi = 0.4V时，相当于截止，Vo = 0.4V，而Vi = 1.5V时，相当于导通，有0.7V的管压降，Vo = 0.7V；对于锗二极管，无论Vi= 0.4V或Vi= 1.5V都相当于导通，有0.3V的管压降，所以都有Vo = 0.3V。,例4 有两个二极管的开关电路,本题目中，二极管当作开关来使用， 即在所有时间内均导通 ，或者在所有时间内均截止,一、用二极管直流模型来分析电路,设二极管是理想的，判断两个二极管的状态，并求输出电压Vo,解题思路,1、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差 2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况： 1）均小于0 2）均大于0 3）一个为正，另一个为负 3、根据不同的情况做出判断： 1）均小于0 ：立即得出结论，两个二极管均截止 2）均大于0：这其中会有一大一小，可以得出结论，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。 3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。,练习题,例6 整流电路,整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，,1、半波整流,iD,uL,整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。,2、全波整流,3、桥式整流,二、用二极管交流模型来分析电路,例5 低电压稳压电路,直流电压源VI的正常值为10V，R=10K，若VI变化1V时，问相应的硅二极管电压（即输出电压）的变化如何？,解（1）求静态工作点，画出直流通路，二极管采用直流模型 （2）画交流通路，二极管采用交流模型（这时的信号是小信号）,本章作业,2.4.1、 2.4.3、 2.4.4a、 2.4.7、 2.4.10,2.5.1、 2.5.3,第2章 半导体二极管及其基本电路,2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及分析方法 2.5 特殊二极管,2.5 特殊二极管,2.5.1 稳压二极管,2.5.2 光电子器件,1. 光电二极管,2. 发光二极管,1.稳压特性,稳压原理：在反向击穿时，电流在很大范围内变化时，只引起很小的电压变化。,正向部分与普通二极管相同,当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿。,2.5.1 稳压二极管,(1) 稳定电压VZ,(2) 动态电阻rZ：愈小稳压性能愈好,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。,rZ =VZ /IZ,(3)最大耗散功率 PZM,(4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin,(5)稳定电压温度系数VZ,2.特性参数,光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。,其结构和普通的二极管基本相同,它利用光电导效应工作，PN结工作在反偏状态，当光照射在PN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子空穴对，在外电场的作用下形成光电流。,应在反压状态工作,发光二极管是将电能转换成光能的特殊半导体器件，它只有在加正向电压时才发光。,2.5.2 光电子器件,1、光 电 二 极 管,2、发 光 二 极 管,稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管。二是当输入电压或负载电流变化时，通过电阻上压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。,3.应用方法,稳压电路,LED显示器,a,b,c,d,f,g,+5V,共阳极电路,共阴极电路,控制端为高电平 对应二极管发光,控制端为低电平 对应二极管发光,e,小 结,1、 半导体中有两种载流子：电子和空穴。载流子有两种运动方式：扩散运动和漂移运动。 本征激发使半导体中产生电子-空穴对，但它们的数目很少，并与温度有密切关系。 2、在本征半导体中掺入不同的杂质,可分别形成P型和N型半导体,它们是各种半导体器件的基本材料。 3、PN结是各种半导体器件的基本结构形式，如二极管由一个PN结加引线组成。因此，掌握PN结的特性对于了解和使用各种半导体器件有着十分重要的意义。 PN结的重要特性是单向导电性。,4、为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是性能参数，如稳压管的稳定电压VZ、稳定电流IZ、温度系数等；另一类是极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。必须结合PN结特性及应用电路，逐步领会这些参数的意义。 5、二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器件。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化的模型，如理想模型、恒压降模型、折线模型和小信号模型。在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型。,小 结,6、对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构成各种不同的应用电路。组成各种应用电路时，关键是外电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供必要的工作条件和安全保证。,小 结,重点难点,重点： (1)半导