(第3講)03_02 第三章半導(dǎo)體二極管

1、第三章第三章 二極管及其基本電路二極管及其基本電路Zhi-Nian Luo, , Associate Professor3.1 3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.1.1 3.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料3.1.2 3.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)3.1.3 3.1.3 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體3.1.4 3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1、其能力容易受環(huán)境因素影響（、其能力容易受環(huán)境因素影響（溫度溫度、光照等）、光照等）2、摻雜可以顯著提高導(dǎo)電能力、摻雜可以顯著提高導(dǎo)電能力 半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。典型的半導(dǎo)體材料有典型

2、的半導(dǎo)體材料有硅硅Si和和鍺鍺Ge以及以及砷化鎵砷化鎵GaAs等。等。 +4 原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型(4價(jià)元素價(jià)元素) 完全完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 摻雜摻雜 P型型半導(dǎo)體、半導(dǎo)體、 N型型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。3.2 PN3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性 摻入雜摻入雜 質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，質(zhì)對(duì)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)如下一些典型的數(shù)據(jù)如下: T=300 K室溫下室溫下, ,本征硅的電子和空穴濃度本征硅的電子和空穴濃度: : n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度本征硅的原子濃度: : 4.

3、961022/cm3 3以上三個(gè)濃度基本上依次相差以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3 。 2摻雜后摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm3雜雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響第第3章章 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管3.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法3.5 特殊二極管特殊二極管 (自學(xué)，只要穩(wěn)壓管自學(xué)，只要穩(wěn)壓管)3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性問題問題1：二極管二極管(PN結(jié)結(jié))主要特性是什么？其工程描述

4、方法？主要特性是什么？其工程描述方法？問題問題2：二極管電路二極管電路(非線性非線性)的分析方法的分析方法?最常用的是？最常用的是？問題問題3：常用的二極管電路及功能？常用的二極管電路及功能？(重點(diǎn)重點(diǎn))溫度溫度光照光照本征本征激發(fā)激發(fā)電子電子空穴空穴復(fù)合復(fù)合摻雜摻雜5價(jià)價(jià)N型型3價(jià)價(jià)P型型多子電子多子電子多子空穴多子空穴空間電荷空間電荷多子多子擴(kuò)散擴(kuò)散和少子和少子漂移漂移的的動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡主要特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，工程描述方法：主要特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦裕こ堂枋龇椒ǎ篜N結(jié)方程、結(jié)方程、I-V特性曲線特性曲線其他特性：擊穿、結(jié)電容、溫度其他特性：擊穿、結(jié)電容、溫度第第3講講 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極

5、管一、二極管的組成一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程四、二極管的等效電路四、二極管的等效電路三、二極管的主要參數(shù)三、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管一、二極管的組成一、二極管的組成 p68-71p68-71將將PNPN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管一、二極管的組成一、二極管的組成點(diǎn)接觸型：結(jié)面積點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，故小，結(jié)電容小，故結(jié)允許的結(jié)允許的電流小電流小，最高工作最高工作頻率高頻率高。面接觸型

6、：結(jié)面積面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，故大，結(jié)電容大，故結(jié)允許的結(jié)允許的電流大電流大，最高工作最高工作頻率低頻率低。平面型：平面型：結(jié)面積可結(jié)面積可小、可大小、可大，小的工，小的工作頻率高，大的結(jié)作頻率高，大的結(jié)允許的電流大。允許的電流大。陰極陰極引線引線陽(yáng)極陽(yáng)極引線引線PNP 型支持襯底型支持襯底點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 面接觸型面接觸型平面型平面型3.3.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu) 0 vD/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/A iD/mA 二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程（a）簡(jiǎn)單二極管電路）簡(jiǎn)單二極管電路 （

7、b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 材料材料門坎電壓門坎電壓導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅SiSi0.5V0.5V0.50.8V0.50.8V1 1A A以下以下鍺鍺GeGe0.1V0.1V0.10.3V0.10.3V幾十幾十A A)(DDvfi 門坎門坎電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿電壓電壓mV)26常溫下( ) 1e (TSTVIiVvD溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(dāng)量二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性伏安特性。 vD/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 40 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/A iD/

8、mA VBR Vth 0 vD/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/A iD/mA 圖圖3.3.2 硅二極管的硅二極管的2CP10的伏安特性的伏安特性 圖圖3.3.3 鍺二極管鍺二極管2AP15的伏安特性的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向擊穿特性反向擊穿特性Vth = 0.5V（硅）（硅） Vth = 0.1V（鍺）（鍺）注注意意1. 死區(qū)電壓（門坎電壓）死區(qū)電壓（門坎電壓）2. 反向飽和電流反向飽和電流 ( 好好)硅：硅：0.1 A；鍺：；鍺：10 A3. PN結(jié)方程（近似）結(jié)方程（近似）)1(/SDD TVveIi二

9、、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程 1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦訲eSTVvDIiVu，則若正向電壓) 1e (TSVvDIi2. 2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降v 反向飽和電流反向飽和電流IS，V(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的反向特性為橫軸的平行線平行線增大增大1倍倍/10STIiVu，則若反向電壓從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出：1. 最大整流電流最大整流電流IF 2. 最高反向工作電壓最高反

10、向工作電壓VRM 3. 反向電流反向電流IR :即即Is4. 極間電容極間電容Cd5. 最高工作頻率最高工作頻率fM 3.3.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 0 vD/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/A iD/mA 圖圖3.3.3 鍺二極管鍺二極管2AP15的伏安特性的伏安特性IFVRMIR極限極限 直流直流 交流交流 VBR最大平均值最大平均值最大瞬時(shí)值最大瞬時(shí)值擴(kuò)散電容（擴(kuò)散電容（C CD D）與勢(shì)壘電容（）與勢(shì)壘電容（C CB B）之和。）之和。表示二極管單向?qū)щ娔芰?qiáng)弱表示二極管單向?qū)щ娔芰?qiáng)弱擴(kuò)散路程中電荷擴(kuò)散路

11、程中電荷的積累與釋放的積累與釋放空間電荷區(qū)寬窄的變化空間電荷區(qū)寬窄的變化有電荷的積累與釋放有電荷的積累與釋放第第3 3章章 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管3.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法3.5 特殊二極管特殊二極管 (自學(xué)，只要穩(wěn)壓管自學(xué)，只要穩(wěn)壓管)3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性問題問題1：二極管二極管(PN結(jié)結(jié))主要特性是什么？其工程描述方法？主要特性是什么？其工程描述方法？問題問題2：二極管電路二極管電路(非線性非線性)的分析方法的分析方法?最常用的是？最常用

12、的是？問題問題3：常用的二極管電路及功能？常用的二極管電路及功能？(重點(diǎn)重點(diǎn))溫度溫度光照光照本征本征激發(fā)激發(fā)電子電子空穴空穴復(fù)合復(fù)合摻雜摻雜5價(jià)價(jià)N型型3價(jià)價(jià)P型型多子電子多子電子多子空穴多子空穴空間電荷空間電荷多子多子擴(kuò)散擴(kuò)散和少子和少子漂移漂移的的動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡主要特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，工程描述方法：主要特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦裕こ堂枋龇椒ǎ篜N結(jié)方程、結(jié)方程、I-V特性曲線特性曲線其他特性：擊穿、結(jié)電容、溫度其他特性：擊穿、結(jié)電容、溫度安全安全2個(gè)極限參數(shù)個(gè)極限參數(shù)3.4 二極管的基本電路及分析方法二極管的基本電路及分析方法 vD/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 40

13、 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/A iD/mA VBR Vth 硅二極硅二極管的伏管的伏安特性安特性對(duì)于非線性器件，分析方法有：對(duì)于非線性器件，分析方法有：非線性分析方法非線性分析方法 （PN結(jié)方程，比較復(fù)雜）結(jié)方程，比較復(fù)雜） 根據(jù)不同的工作條件和要求，在分根據(jù)不同的工作條件和要求，在分析精度允許的條件下，采用不同的模型析精度允許的條件下，采用不同的模型來描述非線性元器件的電特性。來描述非線性元器件的電特性。 大信號(hào)模型、小信號(hào)模型大信號(hào)模型、小信號(hào)模型 圖解分析方法（麻煩、直觀）圖解分析方法（麻煩、直觀）等效電路分析方法（簡(jiǎn)化模型等效電路分析方法（簡(jiǎn)化模型分析法）分析

14、法） O vD iD 理想 實(shí)際 理想模型理想模型 O vD iD O vD iD A B C iD vD 恒壓降模型恒壓降模型折線模型折線模型 O vD iD vD iD Q D VD 小信號(hào)模型小信號(hào)模型（轉(zhuǎn)換為線性）（轉(zhuǎn)換為線性）問題問題2：二極管電路二極管電路(非線性非線性)的分析方法的分析方法?最常用的是？最常用的是？講講課課思思路路3.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法 3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 二極管二極管V-I 特性的建模特性的建模2. 模

15、型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（1）整流整流電路電路（2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析（3）限幅限幅電路電路（4）開關(guān)開關(guān)電路電路（6）小信號(hào)工作情況分析）小信號(hào)工作情況分析（5）低電壓）低電壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路（2）恒壓降模型）恒壓降模型（1）理想模型）理想模型（3）折線模型）折線模型（4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型圖解分析圖解分析2例例 導(dǎo)出小信號(hào)模型導(dǎo)出小信號(hào)模型二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)（4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型（6）小信號(hào)工作情況分析）小信號(hào)工作情況分析（2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析3.4.1 3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的

16、圖解分析方法例例1:已知伏安特性已知伏安特性,求求VD、ID。 R=10k VI + 10V iD + vD + iD vD R=10k VI + 10V iD + vD 0 D/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 iD/mA 1.0 0.8 0.4 1.2 線性線性線性線性: vD = VI - iD R)1(/SDD TVveIi非線性非線性:非線性非線性聯(lián)立求解，聯(lián)立求解，可得可得VD、ID圖解法圖解法直線與伏安特性的直線與伏安特性的交點(diǎn)交點(diǎn)圖解法關(guān)鍵圖解法關(guān)鍵畫直線畫直線RVvRiIDD 1又稱為又稱為負(fù)載線負(fù)載線vD = 0iD = VI /R=1mAvD = 1ViD =(

17、VI -vD)/R=0.9mA靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)QVD 0.7VID 0.95mA解解問題：?jiǎn)栴}：若若VI = 10V，則交點(diǎn)位于什么位置？，則交點(diǎn)位于什么位置？Quiescent point3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法例例2:已知伏安特性已知伏安特性,求求vD、iD。例例1:已知伏安特性已知伏安特性,求求VD、ID。 + iD vD R=10k VI + 10V iD + vD 0 D/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 iD/mA 1.0 0.8 0.4 1.2 iD D + D + VI R=10k vi VI = 10V,vi = 1V

18、sin tRVvRiIDD 1先靜態(tài)分析先靜態(tài)分析直流直流負(fù)載線負(fù)載線:再動(dòng)態(tài)分析再動(dòng)態(tài)分析交流交流負(fù)載線負(fù)載線:RvVvRiiIDD 1vD = VI + vi - iD RVD 0.7VID 0.95mAiD=ID+ iD = 0.95mA+0.1mAsin tvD=VD+ vD 0.7V 問題問題1：在在D正向?qū)?，則正向?qū)?，則vD VD = 0.7V？問題問題2：可否用疊加原理求可否用疊加原理求 iD和和 vD? R=10k VI + 10V ID + VD iD D + D + VI R=10k vi iD=ID+ iDvD=VD+ vD VI = 10V， vi = 1Vsin

19、t iD D + rd + I R VD 0.7VID 0.95mA靜態(tài)分析靜態(tài)分析vi 0 0動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析VI = 0疊加原理疊加原理例例2:已知伏安特性已知伏安特性,求求vD、iD。DDdivr 3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法問題問題2：可否用疊加原理求可否用疊加原理求 iD和和 vD?（4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 二極管二極管V-I 特性的建模特性的建模 二極管工作二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效為其正向特性可以等效為:DDd

20、ivr 微變電阻微變電阻根據(jù)根據(jù) 得得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)點(diǎn)處的微變電導(dǎo)) 1(/SDD TVveIiQVvTQTeVIdvdir/SDDdD1 常溫下（常溫下（T = 300K） 特別注意：特別注意： 小信號(hào)模型中的小信號(hào)模型中的微變電阻微變電阻rd與靜態(tài)工作點(diǎn)與靜態(tài)工作點(diǎn)Q有關(guān)。有關(guān)。 該模型用于二極管處于正向偏置條件下，且該模型用于二極管處于正向偏置條件下，且vDVT 。 TQTVIViDD 3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法VI = 10V， vi = 1Vsin t例例2:已知伏安特性已知伏安特性,求求vD、iD。 iD D + D + VI R=10k

21、 vi 0 D/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 iD/mA 1.0 0.8 0.4 1.2 iD=ID+ iD = 0.95mA+0.1mAsin tvD=VD+ vD 0.7V R=10k VI + 10V ID + VD 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 vi=0 iD D + rd + i R iD D + rd + i R 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 VI=0小信號(hào)模型小信號(hào)模型(小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路)例例3:(小信號(hào)分析小信號(hào)分析) 例例2中求中求 vD、 iD。VI = 10V， vi = 1Vsin t iD D + D + VI R=10k vi 解題步驟解題步驟:(1) 靜態(tài)分析靜

22、態(tài)分析 (令令vi=0） R=10k VI + 10V ID + VD 由由恒壓降模型恒壓降模型得得VD 0.7V; ID 0.93mA(2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 (令令VI=0）由小信號(hào)模型得由小信號(hào)模型得 iD D + rd + i R 28)mA(93. 0)mV(26)mA()mV(26DDdIIVrTmAkrRvii1 . 028101VdD 2.8mVdDD riv3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法（6 6）小信號(hào)工作情況分析）小信號(hào)工作情況分析3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用

23、舉例 圖示電路中，圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sin t V。（1）求輸出電壓）求輸出電壓vO的交流量和總量；（的交流量和總量；（2）繪出）繪出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等直流通路、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。概念，在放大電路的分析中非常重要。3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法大信號(hào)模型：大信號(hào)模型：將指數(shù)模型分段線性化，得到二極管特性的等效模型。將指數(shù)模型分段線性化，得到二極管特性的等效模型。)(1eDSD TVIiv1. 二極管

24、二極管V-I 特性的建模特性的建模 (1) 理想模型理想模型(3) 折線模型折線模型(2) 恒壓降模型恒壓降模型VD = 0.7V（硅）（硅） VD = 0.2V（鍺）（鍺）問題問題2：二極管電路二極管電路(非線性非線性)的分析方法的分析方法?最常用的是？最常用的是？問題：?jiǎn)栴}： 二極管狀態(tài)判斷方法？二極管狀態(tài)判斷方法？（2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（R=10k ）（a）VDD=10V 時(shí)時(shí)（b）VDD=1V 時(shí)時(shí)+ DiDVDD+ DiDVDDVD+ DiDVDDrDVthmA 1/DDD RVIV 0D V理想模型理想模型mA 93. 0

25、/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V折線模型折線模型V 5 . 0th V k 2 . 0DrmA 931. 0DthDDD rRVVIV 69. 0DDthD rIVVV 0D V理想模型理想模型恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D VmA 1 . 0/DDD RVImA 03. 0/ )(DDDD RVVImA 049. 0DthDDD rRVVIV 51. 0DDthD rIVV折線模型折線模型V 5 . 0th V k 2 . 0Dr二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 二極管二極管V

26、-I 特性的建模特性的建模假設(shè)假設(shè)D截止（開路）截止（開路）求求D兩端開路電壓兩端開路電壓VD 0.7VD正向?qū)ㄕ驅(qū)? VBR VD 0.7VD反向截止反向截止ID = 0 (開路開路)VD - VBRD反向擊穿反向擊穿VD = - VBR (恒壓恒壓)VD = 0.7V (恒壓降恒壓降)狀態(tài)狀態(tài)等效電路等效電路條件條件將不同狀態(tài)的等效電路（模型）將不同狀態(tài)的等效電路（模型）帶入原電路中，分析帶入原電路中，分析vI和和vO 的的關(guān)系關(guān)系畫出電壓波形和電畫出電壓波形和電壓傳輸特性壓傳輸特性特殊情況：求特殊情況：求 vD（波動(dòng)）（波動(dòng)）小信號(hào)模型和疊加原理小信號(hào)模型和疊加原理以采用以采用恒壓

27、降模型恒壓降模型為例說明為例說明習(xí)題習(xí)題3.4.6 試判斷圖題試判斷圖題3.4.6中中二極管導(dǎo)通還是截止，二極管導(dǎo)通還是截止，為什么為什么? 習(xí)題習(xí)題3.4.5 電路如下圖所示，電路如下圖所示，判斷判斷D的狀態(tài)的狀態(tài) D 3k (a) V V A O 1V2.5V+1V_二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)1. 二極管二極管V-I 特性的建模特性的建模 D1 3k (b) V V A O D2 2.2.模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法（1）整流整流電路電路（2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析（3）限幅限幅電路電

28、路（4）開關(guān)開關(guān)電路電路（5）低電壓）低電壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路問題問題3：常用的二極管電路及功能？常用的二極管電路及功能？分析任務(wù)：求分析任務(wù)：求vD、iD目的目的1: 確定電路功能，即信號(hào)確定電路功能，即信號(hào)vI傳遞到傳遞到vO ，有何變化？，有何變化？目的目的2: 判斷二極管判斷二極管D是否安全。是否安全。 + vO - R + vI - D + iD vO R vI + vO + D VB vI + R iD D + D + VI R=10k vi D1 3k V V A O D2 （1 1）整流整流電路電路2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例 + vO - R + vI - D O

29、 t vI 2 3 4 （a）電路圖）電路圖 （b）vI和和vO的波形的波形 O t vO 2 3 4 D1 RL Tr v1 v2 vO iD1 vD1 v2 D2 iD2 vD2 半半波波整整流流全全波波整整流流橋式整流電路橋式整流電路（3 3）限幅限幅電路電路2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例 vO + D VB vI + R vO + VB vI + R vO + VB vI + R 0 t 2 3 vI/V VB 0 t 2 3 vO/V VB viVB時(shí)等效電路時(shí)等效電路viVB時(shí)等效電路時(shí)等效電路（4 4）開關(guān)開關(guān)電路電路2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例 D1

30、3k (b) V V A O D2 （5 5）低電壓）低電壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路2. 模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例例例2:已知伏安特性已知伏安特性,求求vD、iD。例例1:已知伏安特性已知伏安特性,求求VD、ID。 + iD vD R=10k VI + 10V iD + vD iD D + D + VI R=10k vi 解題步驟解題步驟:(1) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 (令令vi=0）由由恒壓降模型恒壓降模型得得VD 0.7V; ID 0.93mA(2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 (令令VI=0）由小信號(hào)模型得由小信號(hào)模型得 28)mA(93. 0)mV(26)mA()mV(26DDdIIVrTmAk

31、rRvii1 . 028101VdD 2.8mVdDD riv iD D + rd + i R 二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)二極管狀態(tài)判斷方法小結(jié)3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 二極管二極管V-I 特性的建模特性的建模假設(shè)假設(shè)D截止（開路）截止（開路）求求D兩端開路電壓兩端開路電壓VD 0.7VD正向?qū)ㄕ驅(qū)? VBR VD 0.7VD反向截止反向截止ID = 0 (開路開路)VD - VBRD反向擊穿反向擊穿VD = - VBR (恒壓恒壓)VD = 0.7V (恒壓降恒壓降)狀態(tài)狀態(tài)等效電路等效電路條件條件將不同狀態(tài)的等效電路（模型）將不同狀態(tài)的等效電路（模型）帶入原電路中，分析帶入原電路中，分析vI和和vO 的的關(guān)系關(guān)系畫出電壓波形和電畫出電壓波形和電壓傳輸特性壓傳輸特性特殊情況：求特殊情況：求 vD（波動(dòng)）（波動(dòng)）小信號(hào)模型和疊加原理小信號(hào)