模電康華光第六版03PPT課件

1、1華中科技大學(xué) 張林電子技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源第1頁(yè)/共54頁(yè)3 二極管及其基本電路3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.2 PN結(jié)的形成及特性3.3 二極管3.4 二極管的基本電

2、路及其分析方法3.5 特殊二極管第2頁(yè)/共54頁(yè)3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體第3頁(yè)/共54頁(yè)4華中科技大學(xué) 張林半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 根據(jù)物體導(dǎo)電能力根據(jù)物體導(dǎo)電能力( (電阻率電阻率) )的不同，來(lái)劃分的不同，來(lái)劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有典型的半導(dǎo)體有硅硅SiSi和和鍺鍺GeGe以及以及砷化鎵砷化鎵GaAsGaAs等。等。第4頁(yè)/共54頁(yè)5華中科技大學(xué) 張林半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型及晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型及晶體結(jié)構(gòu)第5頁(yè)/共54頁(yè)6華中科技大學(xué) 張林本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)

3、體本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。單晶體形態(tài)。空穴空穴共價(jià)鍵中的空位共價(jià)鍵中的空位。電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)由熱激發(fā)而由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)。產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的移動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依次充填空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于隨機(jī)熱振動(dòng)致使共價(jià)鍵被打破而由于隨機(jī)熱振動(dòng)致使共價(jià)鍵被打破而產(chǎn)生空穴電子對(duì)產(chǎn)生空穴電子對(duì)第6頁(yè)/共54頁(yè)7華中科技大學(xué) 張林雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素

4、作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。第7頁(yè)/共54頁(yè)8華中科技大學(xué) 張林雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 1. N 1. N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子個(gè)半導(dǎo)體原子

5、中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。而很容易形成自由電子。 在在N N型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中自由自由電子是多數(shù)載流子，電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原它主要由雜質(zhì)原子提供；子提供；空穴是少數(shù)載流子空穴是少數(shù)載流子, , 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)。第8頁(yè)/共54頁(yè)9華中科技大學(xué) 張林雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 2. P 2. P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 因三價(jià)雜質(zhì)原子

6、因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。一個(gè)空穴。 在在P P型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；它主要由摻雜形成；自由自由電子是少數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子負(fù)離子。三價(jià)雜。三價(jià)雜質(zhì)因而也稱為質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)。第9頁(yè)/共54頁(yè)10華中科技大學(xué) 張林雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 3. 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)

7、電性有很大的影摻入雜質(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)如下響，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: 4.961022/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第10頁(yè)/共54頁(yè)3.2 PN結(jié)的形成及特性載流子的漂移與擴(kuò)散結(jié)的形成結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的反向擊穿結(jié)的電容效應(yīng)第11頁(yè)/共54頁(yè)12華中科技大學(xué) 張林載

8、流子的漂移與擴(kuò)散載流子的漂移與擴(kuò)散漂移運(yùn)動(dòng)：漂移運(yùn)動(dòng)： 在電場(chǎng)作用引起的載流子的運(yùn)動(dòng)在電場(chǎng)作用引起的載流子的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： 由載流子濃度差引起的載流子的運(yùn)動(dòng)由載流子濃度差引起的載流子的運(yùn)動(dòng)第12頁(yè)/共54頁(yè)13華中科技大學(xué) 張林結(jié)的形成結(jié)的形成第13頁(yè)/共54頁(yè)14華中科技大學(xué) 張林結(jié)的形成結(jié)的形成第14頁(yè)/共54頁(yè)15華中科技大學(xué) 張林 在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì)在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì), ,分別分別形成形成N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程半導(dǎo)體的結(jié)合面

9、上形成如下物理過(guò)程: : 因濃度差因濃度差 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后最后, ,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 由由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 第15頁(yè)/共54頁(yè)16華中科技大學(xué) 張林結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱正偏正偏；反之稱為加；反之稱為加反向電壓反向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱反偏反偏

10、。 (1) PN(1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)結(jié)加正向電壓時(shí) 低電阻低電阻 大的正向擴(kuò)散電流大的正向擴(kuò)散電流PNPN結(jié)的結(jié)的I-V I-V 特性特性第16頁(yè)/共54頁(yè)17華中科技大學(xué) 張林結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?高電阻高電阻 很小的反向漂移電流很小的反向漂移電流 當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱正偏正偏；反之稱為加；反之稱為加反向電壓反向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱反偏反偏。 (2) PN(2) PN結(jié)加反向電壓時(shí)結(jié)加反向電壓時(shí)PNPN結(jié)的結(jié)的I-V I-V 特性特性第17頁(yè)/共54頁(yè)18華中科技大學(xué)

11、 張林結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦訮NPN結(jié)的結(jié)的I-V I-V 特性特性 在一定的溫度條件下，由本征在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為這個(gè)電流也稱為反向飽和電流反向飽和電流。 高電阻高電阻 很小的反向漂移電流很小的反向漂移電流 當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱正偏正偏；反之稱為加；反之稱為加反向電壓反向電壓

12、，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱反偏反偏。 (2) PN(2) PN結(jié)加反向電壓時(shí)結(jié)加反向電壓時(shí)第18頁(yè)/共54頁(yè)19華中科技大學(xué) 張林結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PNPN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；具有較大的正向擴(kuò)散電流； PNPN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PNPN結(jié)具有單結(jié)具有單向?qū)щ娦?。向?qū)щ娦浴５?9頁(yè)/共54頁(yè)20華中科技大學(xué) 張林結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?(3) PN(3) PN結(jié)結(jié)I I- -V V 特性表達(dá)式特性表達(dá)式其中其中

13、)1e (/SDD TVvIiI IS S 反向飽和電流反向飽和電流V VT T 溫度的電壓當(dāng)量溫度的電壓當(dāng)量且在常溫下（且在常溫下（T T=300K=300K）V026. 0 qkTVTmV 26 PNPN結(jié)的結(jié)的I-VI-V 特性特性第20頁(yè)/共54頁(yè)21華中科技大學(xué) 張林結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)的反向電壓結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為此現(xiàn)象稱為PNPN結(jié)的結(jié)的反向反向擊穿。擊穿。熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿 電擊穿電擊穿可逆可逆第21頁(yè)/共54頁(yè)22華中科技大學(xué) 張林結(jié)

14、的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) (1) (1) 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容C CB B P N (a) 電壓減小時(shí)電壓減小時(shí) VD P N (b) 電壓增加時(shí)電壓增加時(shí) VD 外加電壓變化外加電壓變化離子層厚薄變化離子層厚薄變化等效于電容充放電等效于電容充放電第22頁(yè)/共54頁(yè)23華中科技大學(xué) 張林結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)(2) (2) 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容C CD D擴(kuò)散電容示意圖擴(kuò)散電容示意圖外加電壓變化外加電壓變化擴(kuò)散到對(duì)方區(qū)域擴(kuò)散到對(duì)方區(qū)域在靠近在靠近PNPN結(jié)附近結(jié)附近累積的載流子濃累積的載流子濃度發(fā)生變化度發(fā)生變化等效于電容充放電等效于電容充放電第23頁(yè)/共54頁(yè)3.3 半導(dǎo)體二極管二極管的結(jié)構(gòu)二極管的

15、I-V特性二極管的參數(shù)第24頁(yè)/共54頁(yè)25華中科技大學(xué) 張林二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu)第25頁(yè)/共54頁(yè)26華中科技大學(xué) 張林二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu) 在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型點(diǎn)接觸型、面接觸型兩大兩大類。類。(1) (1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管(a)(a)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 PN PN結(jié)面積小，結(jié)結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。變頻等高頻電路。第26頁(yè)/共54頁(yè)27華中科技大學(xué) 張林二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)

16、構(gòu)(2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN PN結(jié)面積大，用于結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。工頻大電流整流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型(c)(c)集成電路中的平面型集成電路中的平面型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(3) (3) 二極管的代表符號(hào)二極管的代表符號(hào) k 陰極陰極 陽(yáng)極陽(yáng)極 a 第27頁(yè)/共54頁(yè)28華中科技大學(xué) 張林二極管的二極管的I- -V特性特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示)1e (/SDD TVvIi 0 vD/V 0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 40 5 10 15 20

17、 10 20 30 40 iD/ A iD/mA 死區(qū)死區(qū) Vth VBR 硅二極管硅二極管2CP102CP10的的I I- -V V 特性特性 0 vD/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/ A iD/mA Vth VBR 鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的I I- -V V 特性特性+iDvD-R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第28頁(yè)/共54頁(yè)29華中科技大學(xué) 張林二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)(1) (1) 最大整流電流最大整流電流I IF F(2) (2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓V VBR

18、BR(3) (3) 反向電流反向電流I IR R(4) (4) 極間電容極間電容C Cd d（C CB B、 C CD D ）(5) (5) 反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間T TRRRR第29頁(yè)/共54頁(yè)3.4 二極管的基本電路及其分析方法簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法第30頁(yè)/共54頁(yè)31華中科技大學(xué) 張林簡(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 二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而圖解分析法線性電路的分析方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件

19、是已知二極管的則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的V V - -I I 特性曲線。特性曲線。符號(hào)中大小寫的含義：符號(hào)中大小寫的含義：大寫字母大寫下標(biāo)：靜態(tài)值（直流），如，大寫字母大寫下標(biāo)：靜態(tài)值（直流），如，IB（參見(jiàn)（參見(jiàn)“本書常用符號(hào)表本書常用符號(hào)表”）小寫字母大寫下標(biāo)：總量（直流小寫字母大寫下標(biāo)：總量（直流+交流），如，交流），如，iB小寫字母小寫下標(biāo)：瞬時(shí)值（交流），如，小寫字母小寫下標(biāo)：瞬時(shí)值（交流），如，ib第31頁(yè)/共54頁(yè)32華中科技大學(xué) 張林例例電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電壓求二極管兩

20、端電壓vD和流過(guò)二極管的電流和流過(guò)二極管的電流iD 。 + iD vD - - R VDD D 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率為是一條斜率為-1/R的直線，稱為的直線，稱為負(fù)載線負(fù)載線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)R1第32頁(yè)/共54頁(yè)33華中科技大學(xué) 張林二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 1. 二極管二極管I I- -V V 特性的建模特性的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極分段線性化，得到二極管特性

21、的等效模型。管特性的等效模型。)1e (DSD TVIiv（1 1）理想模型）理想模型 I-V I-V 特性特性代表符號(hào)代表符號(hào)正向偏置時(shí)正向偏置時(shí)的電路模型的電路模型反向偏置時(shí)反向偏置時(shí)的電路模型的電路模型第33頁(yè)/共54頁(yè)34華中科技大學(xué) 張林二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1. 1. 二極管二極管I I- -V V 特性的建模特性的建模（2 2）恒壓降模型）恒壓降模型（a）I-V 特性特性 （b）電路模型）電路模型 （3 3）折線模型）折線模型（a）I-V 特性特性 （b）電路模型）電路模型 第34頁(yè)/共54頁(yè)35華中科技大學(xué) 張林二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極

22、管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法（4 4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型vs =Vmsin t 時(shí)（時(shí)（VmVT 。 （a）I-V 特性特性 （b）電路模型）電路模型1. 1. 二極管二極管I I- -V V 特性的建模特性的建模（4 4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型第37頁(yè)/共54頁(yè)38華中科技大學(xué) 張林二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（1 1）整流電路（理想模型）整流電路（理想模型）當(dāng)當(dāng)vs s為正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，為正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，且導(dǎo)通壓降為且導(dǎo)通壓降為0V，vo o = = vs s第38頁(yè)/共54頁(yè)39華中科技大學(xué) 張林2 2模型

23、分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（2 2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型（R=10k ） 當(dāng)當(dāng)VDD=10V 時(shí)，時(shí)，mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69. 0DDthD rIVV+ DiDVDD+ DiDVDDVD+ DiDVDDrDVth當(dāng)當(dāng)VDD=1V 時(shí)，時(shí)， （自學(xué)）（自學(xué)）（a）簡(jiǎn)單二極管電路）簡(jiǎn)單二極管

24、電路 （b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 第39頁(yè)/共54頁(yè)40華中科技大學(xué) 張林（3 3）限幅與鉗位電路）限幅與鉗位電路 電路如圖，電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sin t V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。的波形。 2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例第40頁(yè)/共54頁(yè)41華中科技大學(xué) 張林 電路如圖，二極管為硅二極管，電路如圖，二極管為硅二極管，VD=0.7V， vs = Vm sin t V，且，且Vm VD ，繪出相應(yīng)的輸，繪出相應(yīng)的

25、輸出電壓出電壓vO的波形。的波形。 vs的負(fù)半周，的負(fù)半周，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，C充電，但無(wú)充電，但無(wú)放電回路，最后（穩(wěn)態(tài)）放電回路，最后（穩(wěn)態(tài)）VC = Vm - VD = Vm 0.7V （Vm是振幅值）是振幅值）此后輸出電壓為此后輸出電壓為vO = vs +VC = vs +Vm - - 0.7V 將輸入波形的底部鉗位在了將輸入波形的底部鉗位在了- -0.7V的直流電平上。的直流電平上。若顛倒二極管的方向，若顛倒二極管的方向，vO的波形將怎樣變化？的波形將怎樣變化？（3 3）限幅與鉗位電路）限幅與鉗位電路2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例第41頁(yè)/共54頁(yè)42華中科技大學(xué) 張林（4 4

26、）開(kāi)關(guān)電路）開(kāi)關(guān)電路電路如圖所示，求電路如圖所示，求AO的電壓值的電壓值解：解： 先斷開(kāi)先斷開(kāi)D，以，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，為基準(zhǔn)電位， 即即O點(diǎn)為點(diǎn)為0V。 則接則接D陽(yáng)極的電位為陽(yáng)極的電位為-6V，接陰，接陰極的電位為極的電位為-12V。陽(yáng)極電位高于陰極電位，陽(yáng)極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，導(dǎo)通后，D的壓降等于零，即的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是點(diǎn)的電位就是D陽(yáng)極的電位。陽(yáng)極的電位。所以，所以，AO的電壓值為的電壓值為-6V。2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例第42頁(yè)/共54頁(yè)43華中科技大學(xué) 張林 O t vO/V 2 3 4 4.3 0.0994 （6

27、 6）小信號(hào)工作情況分析）小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，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。 解得：解得：vO = VO + vo = 4.3 + 0.0994sin t （V） 直流通路（靜態(tài)）直流通路（靜態(tài)）小信號(hào)模型的交流通路小信號(hào)模型的交流通路（動(dòng)態(tài)）（動(dòng)態(tài)） 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。RVVIDDDD 解：解：DdIVrT sdovv rRR2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例第43頁(yè)/共54頁(yè)3.5 特殊二極管齊納二極管變?nèi)荻O管肖特基二極管光電器件第44頁(yè)/共54頁(yè)45華中科技大學(xué) 張林齊納二極管齊納二極管1. 符