模擬電子技術(shù)二極管典型例題

1、【例1-1 分析圖所示電路的工作情況，圖中I為電流源，2。設(shè)20C 時(shí)二極管的正向電壓降660,求在50C時(shí)二極管的正向電壓降。 該電 路有何用途？電路中為什么要使用電流源？【相關(guān)知識(shí)二極管的伏安特性、溫度特性，恒流源?！窘忸}思路推導(dǎo)二極管的正向電壓降，說(shuō)明影響正壓降的因素及該電路的用途?！窘忸}過(guò)程該電路利用二極管的負(fù)溫度系數(shù)， 可以用于溫度的測(cè)量。 其溫度系數(shù)-2Co20 C時(shí)二極管的正向電壓降66050 C時(shí)二極管的正向電壓降660-空 30=600因?yàn)槎O管的正向電壓降是溫度和正向電流的函數(shù)，所以應(yīng)使用電流源以穩(wěn)定電流， 使二極管的正向電壓降僅僅是溫度一個(gè)變量的函數(shù)?！纠?-2】電路如圖

2、(a)所示，；“；"，二極管導(dǎo)通電壓% = W試畫(huà)出與的波形，并標(biāo)出幅值。圖(a)【相關(guān)知識(shí)】二極管的伏安特性及其工作狀態(tài)的判定。【解題思路】首先根據(jù)電路中直流電源與交流信號(hào)的幅值關(guān)系判斷二 極管工作狀態(tài)；當(dāng)二極管的截止時(shí)，；當(dāng)二極管的導(dǎo)通時(shí)，叱二±(刃+耳)O【解題過(guò)程】由條件可知二極管的伏安特性如下圖，即開(kāi)啟電壓和導(dǎo)通電壓均為0.7V。由于二極管D的陰極電位為+ 3V,而輸入動(dòng)態(tài)電壓作用 于D的陽(yáng)極，故只有當(dāng)高于+3.7V時(shí)Di才導(dǎo)通，且一旦 D導(dǎo)通，其陽(yáng)極電位為3.7V，輸出電壓+ 3.7V。由于D2的陽(yáng)極電位為一3V,而作用于二極管D22才導(dǎo)通，且一旦D2導(dǎo)通，其陰

3、極電位 即為-3.7V,輸出電壓一3.7V。當(dāng)在一3.7V到+ 3.7V之間時(shí)， 兩只管子均截止，故。和的波形如圖（b）所示圖(b)nnp【例1-3】某二極管的反向飽和電流-1 A，如果將一只1.5V的干電池接在二極管兩端，試計(jì)算流過(guò)二極管的電流有多大？【相關(guān)知識(shí)】二極管的伏安特性?！窘忸}思路】1根據(jù)二極管的伏安特性求出流過(guò)二極管的電流。2根據(jù)二極管兩端的電壓及流過(guò)二極管的電流求出二極 管的等效直流電阻?！窘忸}過(guò)程】如果將干電池的正、負(fù)極分別與二極管的陰極、陽(yáng)極相接， 二極管反向偏置，此時(shí)流過(guò)二極管的電流等于。反之，流過(guò)二極管的電流等于：14x1014A此時(shí)二極管的等效直流電阻為：AD = 1

4、5/(1 14x1014) m1.32x1O-uQ實(shí)際上電池的內(nèi)阻、接線(xiàn)電阻和二極管的體電阻之和遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于，流過(guò)二極管的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算值。電路中的電流值不僅僅是由二極管的伏安特性所決定，還與電路中的接線(xiàn)電阻、電池的內(nèi)阻和二極管的體電阻有關(guān)。 通常這些電阻都非常小， 足以使二 極管和干電池?fù)p壞。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)電路中必須串接適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?，以防損壞電路元器件?！纠?-4】電路如圖a所示，二極管的伏安特性如圖b所 示，常溫下26,電容C對(duì)交流信號(hào)可視為短路；為正弦波，有 效值為10。試問(wèn)：1二極管在為零時(shí)的電流和電壓各為多少 ？2二極管中流過(guò)的交流電流有效值為多少？【相關(guān)知識(shí)】1二極管靜態(tài)、動(dòng)態(tài)

5、的概念，小信號(hào)作用下動(dòng)態(tài)電阻的求解。2圖解法?！窘忸}思路】1首先分析靜態(tài)電流和電壓，即靜態(tài)工作點(diǎn)Q2求出在Q點(diǎn)下的動(dòng)態(tài)電阻，分析動(dòng)態(tài)信號(hào)的作用。【解題過(guò)程】1利用圖解法可以方便地求出二極管的 Q點(diǎn)。在動(dòng)態(tài)信號(hào)為 零時(shí)，二極管導(dǎo)通，電阻 R中電流與二 極管電流相等。因此，二極管的端電壓可寫(xiě)成為在二極管的伏安特性坐標(biāo)系中作直線(xiàn)-，與伏安特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)，如(b)所示讀出Q點(diǎn)的坐標(biāo)值，即為二極管的直流電流和電壓，約為2Q點(diǎn)下小信號(hào)情況下的動(dòng)態(tài)電阻為=(26/2.6) Q =10 Q根據(jù)條件，二極管上的交流電壓有效值為10，故流過(guò)的交流電流有效值為=(10/10)1Elf*)圖c【常見(jiàn)錯(cuò)誤】二極

6、管靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的概念不清楚1認(rèn)為二極管兩端的電壓始終為0.7V，不會(huì)根據(jù)具體的伏安特性分析二極管的靜態(tài)電壓和電流。2計(jì)算動(dòng)態(tài)電阻時(shí)用直流電阻代替，即認(rèn)為【例1-5 電路如圖a所示。設(shè)輸入信號(hào)匸丄，- :v，二極管導(dǎo)通壓降可以忽略不計(jì)，試分別畫(huà)出輸出電壓-的波形a1o卜盤(pán)|+圖(a)【相關(guān)知識(shí)二極管的伏安特性及其工作狀態(tài)的判斷。【解題思路1判斷二極管的工作狀態(tài)。2當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)；當(dāng)二極管截止時(shí)?！窘忸}過(guò)程在圖a所示電路中，當(dāng)二極管斷開(kāi)時(shí)，二極管 兩端的電壓等于廠(chǎng)'。所以當(dāng).廠(chǎng)時(shí)，二極管截止，-"當(dāng)"J時(shí)，二極管導(dǎo)通，- - '由此畫(huà)出輸出電壓I的波形如圖b所示1

7、0圖(b)【例1-6】在圖示電路中，設(shè)二極管正向?qū)〞r(shí)的壓降為0.7V，試估算a點(diǎn)的電位。【相關(guān)知識(shí)】1二極管的線(xiàn)性等效模型。2二極管的工作狀態(tài)判斷方法?！窘忸}思路】1要先判定二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通、截止2選用適宜的二極管線(xiàn)性等效模型。3利用線(xiàn)性電路的方法進(jìn)展分析計(jì)算。【解題過(guò)程】首先分析二極管開(kāi)路時(shí)，管子兩端的電位差，從而判斷二 極管兩端加的是正向電壓還是反向電壓。假設(shè)是反向電壓，那么說(shuō)明二極管處于截止?fàn)顟B(tài)； 假設(shè)是 正向電壓，但正向電壓小于二極管的死區(qū)電壓，那么說(shuō)明二極管仍然處于截止?fàn)顟B(tài)；只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管才能導(dǎo)通。在圖示電路中，當(dāng)二極管開(kāi)路時(shí)，二極管兩端的正向電壓&quo

8、t;' ''，二極管反向偏置，處于截止?fàn)顟B(tài)，故一'。【例1-7】 電路如圖a所示。設(shè)電路中的二極管為硅管， 輸入信號(hào)''l:l,f'： v，" 廠(chǎng)'，電容器C對(duì)交流信號(hào)的容抗 可以忽略不計(jì)，試計(jì)算輸出電壓的交流分量。【相關(guān)知識(shí)】1二極管的微變等效模型。2二極管電路的分析方法?！窘忸}思路】1對(duì)二極管電路進(jìn)展直流分析。2對(duì)二極管電路進(jìn)展交流分析?！窘忸}過(guò)程】因?yàn)槎O管電路中同時(shí)存在較大的直流電源和微變的交流信號(hào)，應(yīng)首先假設(shè)交流信號(hào)為零，對(duì)電路進(jìn)展直流分析。在圖a電路中，當(dāng)令-、電容器C開(kāi)路時(shí)，采用二極管的恒壓模型計(jì)算出流過(guò)二

9、極管的直流電流人二(10- 07)/5 IxlO3 w 1.82mA由此可估算出二極管的動(dòng)態(tài)電阻:= 25/1.82 «14 邊然后利用二極管的微變等效模型分析計(jì)算其交流分量。在進(jìn)展交流分析時(shí)，令直流電源 "和電容器C短路，二極管D用交流等效電阻代替。此時(shí)，圖a電路的交流等效電路如圖b所示。圖(b)由圖b可得輸出電壓交流分量為% Rs 14.3/(14.3+ 25)14 « 3. sin mVTOP【例1-8】 設(shè)此題圖所示各電路中的二極管性能均為理想。試判斷各電路中的二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出A、B兩點(diǎn)之間的電壓U值。卩 1= 15 VR 2kfi 心J1QV

10、【相關(guān)知識(shí)】二極管的工作狀態(tài)的判斷方法?！窘忸}思路】1首先分析二極管開(kāi)路時(shí)，管子兩端的電位差，從而判 斷二極管兩端加的是正向電壓還是反向電壓。假設(shè)是反向電壓，那么說(shuō)明二極管處于截止?fàn)顟B(tài)；假 設(shè)是正向電壓，但正向電壓小于二極管的死區(qū)電壓，那么說(shuō)明二極管仍然處于截止?fàn)顟B(tài)；只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管才能導(dǎo)通。2在用上述方法判斷的過(guò)程中，假設(shè)出現(xiàn)兩個(gè)以 上二極管承受大小不等的正向電壓，那么應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，其兩端電壓為正向?qū)妷海?然后再用上述方法判斷其它二極管的工作狀態(tài)?！窘忸}過(guò)程】在圖電路中，當(dāng)二極管開(kāi)路時(shí)，由圖可知二極管D、D兩端 的正向電壓分別為10V和25V。二極

11、管D兩端的正向電壓高于 Di兩端的正向電壓，二極管 D優(yōu)先導(dǎo)通。 當(dāng)二極管D2導(dǎo)通后，一15V,二極管Di兩端又為反向電壓。故 D截止、D2導(dǎo)通。15V。【例1-9 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如下圖。其中硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電 壓8V、動(dòng)態(tài)電阻可以忽略，20V。試求：(1) 、丨及的值；(2) 當(dāng)降低為15V時(shí)的、I及值。J? Fo=-i【相關(guān)知識(shí)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路【解題思路 根據(jù)題目給定條件判斷穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)，計(jì)算輸出電壓及各支 路電流值?！窘忸}過(guò)程(i)由于A= 20x?- = 10V2 + 2穩(wěn)壓管工作于反向電擊穿狀態(tài)，電路具有穩(wěn)壓功能。8V20-8""T-6rnAI 6 4=2由于這

12、時(shí)的穩(wěn)壓管沒(méi)有被擊穿，穩(wěn)壓管處于截止?fàn)顟B(tài)。故=15x【例1-10】電路如圖 所示。其中未經(jīng)穩(wěn)定的直流輸入電壓值 可變，穩(wěn)壓管采用258型硅穩(wěn)壓二極管，在管子的穩(wěn)壓范圍內(nèi)， 當(dāng)為5時(shí)，其端電壓為10V、-為20Q，且該管的為26。(1) 試求當(dāng)該穩(wěn)壓管用圖(b)所示模型等效時(shí)的。值;(2) 當(dāng)=10V時(shí)，應(yīng)為多大？(3) 假設(shè)在上面求得的數(shù)值根底上變化土 10%即從0.9變到1.1，問(wèn)將從多少變化到多少？相對(duì)于原來(lái)的10V,輸出電壓變化了百分之幾？在這種條件下，變化范圍為多大？(4) 假設(shè)值上升到使，而值始終為 20Q，這時(shí)的和分 別為多少？(5) 假設(shè)值在69V間可調(diào)，將怎樣變化？CZ11 k

13、Q(a)圖圖(b)【相關(guān)知識(shí)】穩(wěn)壓管的工作原理、參數(shù)及等效模型?！窘忸}思路】根據(jù)穩(wěn)壓管的等效模型，畫(huà)出等效電路，即可對(duì)電 路進(jìn)展分析。【解題過(guò)程】(1)由穩(wěn)壓管等效電路知，S二 +7 = W + 5xl=lW(3)設(shè)：不變。當(dāng) | _ j _ - - _1， + 0 02 時(shí)=3 53mAUz -. 13.5-9.$氏 +心 1 +0.02%=% 十；吃二 9 9-k3.53x0 02=9 9779.97-10_W_= -0.3%當(dāng)I廿T時(shí)=6 47mA%=% +7 = ?.9+647 x 0.02 = 10.03V10X3-10io% =+ 厶舲=5.9 + 26x0.02 二 10.42V

14、q = % +冏=% + 匕R = 10.42 + 26x1=- 36.42V(5) 由于Ui Vo，穩(wěn)壓管沒(méi)有被擊穿，處于截止?fàn)顟B(tài)= 4 = 0故將隨U i在69 V之間變化% =6魯TOP【例1-11】電路如圖(a)、(b)所示。其中限流電阻2；：丿，硅穩(wěn)壓管1、2的穩(wěn)定電壓i、2分別為6V和8V，正向壓降為0.7V，動(dòng)態(tài)電阻可以忽略。試求電路輸出端 A、B兩端之間電壓的值。20 v520 V<Tb(a)圖圖(b)【相關(guān)知識(shí)】穩(wěn)壓管的伏安特性。【解題思路】1判斷穩(wěn)壓管能否被擊穿。2假設(shè)穩(wěn)壓管沒(méi)有被擊穿，判斷穩(wěn)壓管是處于截止?fàn)顟B(tài)還是正向?qū)顟B(tài)?！窘忸}過(guò)程】判斷穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)：1首先分析二極管開(kāi)路時(shí)，管子兩端的電位差，從而判斷二極管兩端所加的是正向電壓還是反向電壓。假設(shè)是反向電壓，那么當(dāng)反向電壓大于管子的穩(wěn)定電 壓時(shí)，穩(wěn)壓管處于反向電擊穿狀態(tài)。否那么，穩(wěn)壓管處于截止?fàn)顟B(tài)； 假設(shè)是正向電壓，但當(dāng)正向電壓大于 其的死區(qū)電壓時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)。2在用上述方法判斷的過(guò)程中，假設(shè)出現(xiàn)兩個(gè)以上穩(wěn)壓 管承受大小不等的電壓時(shí)，那么應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通， 或者在同樣