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3.4二极管基本电路及其分析方法,3.4.1简单二极管电路的图解分析方法,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1,3.4.1简单二极管电路的图解分析方法,二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V-I特性曲线。,2,例3.4.1电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。,解：由电路的KVL方程，可得,即,是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线,Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点,3,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I特性的建模,将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效模型。,4,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I特性的建模,5,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I特性的建模,（4）小信号模型,vs=0时,Q点称为静态工作点，反映直流时的工作状态。,vs=Vmsint时（VmVDD）,将Q点附近小范围内的V-I特性线性化，得到小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。,6,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I特性的建模,（4）小信号模型,过Q点的切线可以等效成一个微变电阻,即,根据,得Q点处的微变电导,则,常温下（T=300K）,（a）V-I特性（b）电路模型,7,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I特性的建模,（4）小信号模型,（a）V-I特性（b）电路模型,8,3.4.2二极管电路的简化模型分析方法,2模型分析法应用举例,（1）整流电路,（a）电路图（b）vs和vo的波形,9,2模型分析法应用举例,（2）静态工作情况分析,理想模型,恒压模型,（硅二极管典型值）,折线模型,（硅二极管典型值）,设,（a）简单二极管电路（b）习惯画法,10,2模型分析法应用举例,（3）限幅电路,电路如图，R=1k，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。,11,2模型分析法应用举例,（4）开关电路,电路如图所示，求AO的电压值,解：,先断开D，以O为基准电位，即O点为0V。,则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。,阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。,导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。,所以，AO的电压值为-6V。,12,end,2模型分析法应用举例,（6）小信号工作情况分析,图示电路中，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinwtV。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。,直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。,13,3.5特殊二极管,3.5.1齐纳二极管(稳压二极管),1.符号及稳压特性,利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。,14,(1)稳定电压VZ,(2)动态电阻rZ,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.稳压二极管主要参数,3.5.1齐纳二极管,15,3.稳压电路,正常稳压时VO=VZ,3.5.1齐纳二极管,16,3.5.2变容二极管,变容二极管是利用结势垒电容C随外加电压V的变化而变化的特点制成的二极管。,符号：,注意：使用时应外加反向电压,17,3.5.3肖特基二极管,（a）符号（b）正向V-I特性,18,3.5.4光电子器件,1.光电二极管,（a）符号（b）电路模型（c）特性曲线,19,3.5.4光电子器件,2.发光二极管,符号,光电传输系统,20,3.5.4光电子器件,3.激光二极管,（a）物理结构（b）符号,end,21,一、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。,3.6二极管的应用,22,二极管应用,2、全波整流,一、整流电路,23,二极管应用,3、桥式整流,一、整流电路,24,二极管应用,二、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,25,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。,26,4、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,27,6、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,28,重点难点,重点：(1)半导体二极管的V-I特性及主要参数(2)二极管的基本电路及分析方法(3)稳压管工作原理及应用难点：两种载流子、PN结的形成、单向导电性、二极管的基本电路及分析方法。,