二极管基本电路及其分析方法

二极管基本电路及其分析方法第1页/共35页1、理想二极管

理想二极管就是正向偏置时电压降为零，反向偏置时电流为零。

等效条件：①二极管的正向压降远小于和它串联的电压，②反向电流远小于和它并联的电流。特性曲线和电路符号如下：第2页/共35页2、理想二极管串联电压源

二极管导通后有一定的管压降，硅管为Uon=0.7V,锗管为Uon=0.3V。特性和电路符号如下：第3页/共35页3、折线等效电路

当二极管的端电压小于导通电压Uon时，电流为零，超过导通电压后用斜线来近似。如图所示：

Rd(on)=U/I注意：此时的Uon与前一种不

同。

以上三种都是大信号模型。第4页/共35页4、微变等效电路

微变等效电路是小信号模型。是指二极管的端电压或电流在某一固定值附近作微小变化时的模型。这时，用动态电阻来等效。如图所示：第5页/共35页4、微变等效电路第6页/共35页二、二极管的应用1.稳压电路2.限幅电路3.整流和开关电路4.应用举例第7页/共35页1.稳压电路利用二极管特性曲线的恒压区。如下图：第8页/共35页2.限幅电路

限幅电路又称削波电路，它能把输入电压范围加以限制，用于波形变换和整形。是利用二极管特性曲线的非线性。输入信号小时，uo=ui输入信号大时，uo=0.7V第9页/共35页3.整流和开关电路

利用二极管的单向导电性。这是最广泛的应用。下图为全波整流电路：第10页/共35页3.整流和开关电路下图为一二极管开关电路：第11页/共35页4.应用举例

例1、电路如图。ui=5Sint(V),VREF=2V,Uon=0.7V。试画出uo的波形及传输特性。解：当ui<

Uon+VREF=2.7V时

uo=ui=5Sint(V),

当ui>

Uon+VREF=2.7V时

uo=Uon+VREF=2.7V

传输特性就是uo随ui的变化。根据以上的分析画出uo的波形及传输特性。第12页/共35页4.应用举例uo的波形：第13页/共35页4.应用举例传输特性：第14页/共35页4.应用举例

例2、电路如图。试分析当UA和UB分别为0V和3V时，二极管D1和D2的状态，并求出此时UO的值。二极管均为硅管。第15页/共35页4.应用举例解：①当UA=UB=0V时，D1和D2都导通，

UO=Uon=0.7V②当UA=UB=3V时，D1和D2都导通，

UO=Uon=3.7V③UA=0V,UB=3V时，似乎D1和D2都导通，实际上D1和导通后，

UO被限制在0.7V，使D2反偏，

UO=Uon=0.7V④当UA=3V,UB=0V时，UO=Uon=0.7V第16页/共35页4.应用举例UA（V）UB（V）D1D2UO（V）00导通导通0.703导通截止0.730截止导通0.733导通导通3.7总结成表：第17页/共35页三、二极管典型例题分析

下面的五个电路中的二极管都是理想二极管，若输入为正弦波ui=10sint(V)，试分别画出其传输特性和输出波形。解：在分析传输特性和输出波形之前，(1)、必须仔细观察电路，如二极管极性，偏压的方向等。(2)、然后，先假设二极管不导通，看二极管的开路电压是否构成正偏？什么时候构成正偏？如果正偏，则二极管导通（短路），如反偏，二极管截止（开路）。(3)、最后看输出电压如何。

第18页/共35页二极管典型例题分析1、电路如图。

该电路为串联限幅电路。若二极管导通，则输出等于输入；若二极管截止，输出等于V。偏压V对二极管构成反偏，输入为正时，输入和V叠加后使二极管截止，uO=V=-3V。只有输入为负且超过-3V后，二极管才正偏导通，一旦导通则输出等于输入。电路是上限幅电路。第19页/共35页二极管典型例题分析其传输特性和输出波形如下：第20页/共35页二极管典型例题分析2、电路如图。

该电路也为串联限幅电路。若二极管导通，则输出等于输入；若二极管截止，输出等于V。偏压V对二极管构成反偏，输入为负时，输入和V叠加后使二极管截止，uO=V=3V。只有输入为正且超过3V后，二极管才正偏导通，一旦导通则输出等于输入。电路是下限幅电路。第21页/共35页二极管典型例题分析其传输特性和输出波形如下：第22页/共35页二极管典型例题分析3、电路如图。

该电路为并联限幅电路。若二极管导通，则输出等于V；若二极管截止，输出等于输入。偏压V对二极管构成反偏，输入为负时，输入和V叠加后使二极管截止，uO=ui。只有输入为正且超过3V后，二极管才正偏导通，一旦导通则输出等于3V。电路是上限幅电路。第23页/共35页二极管典型例题分析其传输特性和输出波形如下：第24页/共35页二极管典型例题分析4、电路如图。

该电路为并联限幅电路。若二极管导通，则输出等于V；若二极管截止，输出等于输入。偏压V对二极管构成正偏，输入为负时，输入和V叠加后使二极管导通，一旦导通则输出等于3V。只有输入为正且超过3V后，二极管才反偏截止，输出等于输入。电路是下限幅电路。第25页/共35页二极管典型例题分析其传输特性和输出波形如下：第26页/共35页二极管典型例题分析5、电路如图。

该电路为并联限幅电路。若二极管导通，则输出等于V；若二极管截止，输出等于输入。偏压V对二极管构成反偏，输入为正时，输入和V叠加后使二极管截止，输出等于输入。只有输入为负且超过-3V后，二极管才正偏导通，一旦导通则输出等于-3V。电路是下限幅电路。第27页/共35页二极管典型例题分析其传输特性和输出波形如下：第28页/共35页二极管电路分析1.静态分析例1：求VDD=10V时，二极管的电流ID、电压VD

值。解：1.理想模型正向偏置时：管压降为0，电阻也为0。反向偏置时：电流为0，电阻为∞。2.恒压降模型3.折线模型当iD≥1mA时，vD=0.7V。第29页/共35页2.开关电路利用二极管的单向导电性可作为电子开关vI1vI2二极管工作状态D1D2v00V0V导通导通导通截止截止导通截止截止0V5V5V0V5V5V0V0V0V5V例：求vI1和vI2不同值组合时的v0值（二极管为理想模型）。解：第30页/共35页例：判别二极管是导通还是截止。+9V-+1V-+2.5V-+12.5V-+14V-+1V-截止-9V+-1V++2.5V-+12.5V-+14V-+1V-截止解：第31页/共35页+18V-+2V-+2.5V-+12.5V-+14V-+1V-导通第32页/共35页

正半周：D1、D3导通D2、D4截止

负半周D2、D4导通D