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1、 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 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法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解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V V-I I 特性曲线。特性曲线。例例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的电路如图所
2、示，已知二极管的V-I特性曲线、电源特性曲线、电源VDD和电阻和电阻R，求二极管两端电压，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流和流过二极管的电流iD。解：由电路的解：由电路的KVLKVL方程，可得方程，可得 即即 是一条斜率为是一条斜率为-1/R的直线，称为的直线，称为负载线负载线 Q的坐标值（的坐标值（VD，ID）即为所求。）即为所求。Q点称为电路的点称为电路的工作点工作点 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模特性的建模 将指数模型将指数模型 分段线性化，得到二极分段线性化，得到二极管特性的等效模型。管特性的等效
3、模型。（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V-I I特性特性 （b b）代表符号）代表符号 （c c）正向偏置时的电路模型）正向偏置时的电路模型 （d d）反向偏置时的电路模型）反向偏置时的电路模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模特性的建模（2 2）恒压降模型）恒压降模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型（3 3）折线模型）折线模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模
4、特性的建模（4 4）小信号模型）小信号模型vs=0 时时,Q点称为静态工作点点称为静态工作点，反映直流时的工作状态。，反映直流时的工作状态。vs=Vmsin t 时（时（VmVT。（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（1 1）整流电路）整流电路（a）电路图）电路图 （b）vs和和vo的波形的波形2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（2 2）静态工作情况分析）静态工作情况分析理想模型理想模型（R=10k）当当VDD=10V 时，时，恒压模型恒压模型（硅二极管典型值）（硅
5、二极管典型值）折线模型折线模型（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）设设当当VDD=1V 时，时，（自看）（自看）（a）简单二极管电路）简单二极管电路 （b）习惯画法）习惯画法 2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（3 3）限幅电路）限幅电路 电路如图，电路如图，R=1k，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当和恒压降模型求解，当vI=6sin t V时，绘出相应的输出电压时，绘出相应的输出电压vO的波形。的波形。2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（4 4）开关电路）开关电路电路如图所示，求电路如图所示，求AO的电压值
6、的电压值解：解：先断开先断开D，以，以O为基准电位，为基准电位，即即O点为点为0V。则接则接D阳极的电位为阳极的电位为-6V，接阴，接阴极的电位为极的电位为-12V。阳极电位高于阴极电位，阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。接入时正向导通。导通后，导通后，D的压降等于零，即的压降等于零，即A点的电位就是点的电位就是D阳极的电位。阳极的电位。所以，所以，AO的电压值为的电压值为-6V。end2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（6 6）小信号工作情况分析）小信号工作情况分析图示电路中，图示电路中，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的，恒压降模型的VD，vs t V。（。（1）求输）求输
7、出电压出电压vO的交流量和总量；（的交流量和总量；（2）绘出）绘出vO的波形。的波形。直流通路、交流通路、静态、动态等直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。概念，在放大电路的分析中非常重要。3.5 特殊二极管特殊二极管 齐纳二极管齐纳二极管(稳压二极管稳压二极管)1.1.符号及稳压特性符号及稳压特性 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。电击穿状态。(1)稳定电压稳定电压VZ(2)动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作在规定的稳压管反向工作电流电流IZ下，所对应的反向工作
8、下，所对应的反向工作电压。电压。rZ=VZ/IZ(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数 VZ2.稳压二极管主要参数稳压二极管主要参数 齐纳二极管齐纳二极管3.稳压电路稳压电路正常稳压时正常稳压时 VO=VZ 齐纳二极管齐纳二极管 变容变容二极管是二极管是利用结势垒电容利用结势垒电容C C随外加电压随外加电压V V的变化而变化的特点制成的二极管。的变化而变化的特点制成的二极管。符号：符号：注意：注意：使用时应外加反向电压使用时应外加反向电压0 0-V/V-V/
9、VC/pFC/pF3.5.3 肖特基二极管肖特基二极管（a）符号）符号 （b）正向）正向V-I特性特性3.5.4 光电子器件光电子器件1.光电二极管光电二极管（a）符号）符号 （b）电路模型）电路模型 （c）特性曲线）特性曲线 3.5.4 光电子器件光电子器件2.发光二极管发光二极管符号符号光电传输系统光电传输系统 3.5.4 光电子器件光电子器件3.激光二极管激光二极管（a）物理结构）物理结构 （b）符号）符号 end220Ve2iDuL一、一、整流电路整流电路整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，1 1、半波整流、半波整流e2E2m+-iDuL
10、整流电路中的二极管是作为整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。开关运用，具有单向导电性。220Ve2iDuL+-二极管应用二极管应用2 2、全波整流、全波整流220VuLioRLe2e2+-+220VuLioRLe2e2-+-+e2uL一、一、整流电路整流电路二极管应用二极管应用3 3、桥式整流、桥式整流220Ve2uL+-220Ve2uL+-e2uL一、一、整流电路整流电路二极管应用二极管应用二、二、LEDLED显示器显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阳极电路共阴极电路共阴极电路控制端为高电平控制端为高电平对应二极管发光对应二极管发光控制端为低电平控
11、制端为低电平对应二极管发光对应二极管发光e小小 结结 1、半导体中有两种载流子：半导体中有两种载流子：电子和空穴电子和空穴。载流子有。载流子有两种运动方式：两种运动方式：扩散运动和漂移运动扩散运动和漂移运动。本征激发本征激发使半导体中产生使半导体中产生电子电子-空穴对空穴对，但它们的数，但它们的数目很少，并与温度有密切关系。目很少，并与温度有密切关系。2 2、在本征半导体中掺入不同的杂质、在本征半导体中掺入不同的杂质,可分别形成可分别形成P P型型和和N N型半导体型半导体,它们是各种半导体器件的基本材料。它们是各种半导体器件的基本材料。3 3、PNPN结是各种半导体器件的基本结构形式结是各种
12、半导体器件的基本结构形式，如二极，如二极管由一个管由一个PNPN结加引线组成。因此，掌握结加引线组成。因此，掌握PNPN结的特性对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。于了解和使用各种半导体器件有着十分重要的意义。PNPN结的重要特性是单向导电性。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，一类是它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是性能参数性能参数，如稳压管的稳定电压如稳压管的稳定电压V VZ Z、稳定电流、稳定电流I IZ Z、温度系数等；另一、温度系数等；另
13、一类是类是极限参数极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。必须结合电压等。必须结合PNPN结特性及应用电路，逐步领会这些参结特性及应用电路，逐步领会这些参数的意义。数的意义。5 5、二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器件件。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的。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，如的模型，如理想模型理想模型、恒压降模型恒压降模型、折线模型折线模型和
14、和小信号模小信号模型型。在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型。小小 结结 6 6、对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构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，成各种不同的应用电路。组成各种应用电路时，关键是外关键是外电路（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。必要的工作条件和安全保证。小小 结结重点难点重点难点重点重点：(1)(1)半导体二极管的半导体二极管的V-IV-I特性及主要参数特性及主要参数 (2)(2)二极管的基本电路及分析方法二极管的基本电路及分析方法 (3)(3)稳压管工作原理及应用稳压管工作原理及应用难点难点：两种载流子、两种载流子、PNPN结的形成、单向导电性、结的形成、单向导电性、二极管的基本电路二极管的基本电路及分析方法。及分析方法。半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片 2.4.2 应用举例应用举例练习题练习题作业作业、