二極管電路的分析方法

1、二極管電路的分析方法第1頁，共11頁。1.3.1 理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管特性uDiD符號及等效模型SS理想二極管：正偏導(dǎo)通，uD = 0；反偏截止， iD = 0; U(BR) = 第 1 章半導(dǎo)體二極管實際電路中當(dāng)二極管正向壓降遠小于和它串連的電壓，反向電流遠小于和它并聯(lián)時，認為二極管是理想的第2頁，共11頁。二、二極管的折線近似uDiDUD(on)UI斜率1/ rDrDUD(on)二極管的恒壓降模型uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.2 V (Ge)UD(on)二極管特性折線模型忽略導(dǎo)通電壓時二極管的折線模型uDiDrD第3頁，共11頁

2、。UD(on)例 1.3.1 硅二極管，R = 2 k，分別用二極管理想模型和恒壓降模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 時 IO 和 UO 的值。UOVDDIORUOVDDIOR解VDD = 2 V 理想IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA)UO = VDD = 2 V恒壓降UO = VDD UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V)IO = UO / R = 1.3 / 2 = 0.65 (mA)VDD = 10 V 理想IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA)恒壓降UO = 10 0.7 = 9.3 (V)IO = 9.3 /

3、 2 = 4.65 (mA)UOVDDIORVDD 大， 采用理想模型VDD 小， 采用恒壓降模型第 1 章半導(dǎo)體二極管理想模型恒壓降模型第4頁，共11頁。例1.3.2 試求電路中電流 I1、I2、IO 和輸出電壓 UO 的值。解：假設(shè)二極管斷開UP = 15 VUP UN二極管導(dǎo)通等效為 0.7 V 的恒壓源 UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)I1 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1

4、 (mA)VDD1VDD2UORLR1 kW3 kWIOI1I215 V12VPN第 1 章半導(dǎo)體二極管第5頁，共11頁。例 1.3.3 二極管構(gòu)成“門”電路，設(shè) V1、V2 均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓 0 V 和高電壓 5 V 的不同組合時，求輸出電壓 UO 的值。UAUBUOR3 kW12 VVDDV1V2BAY輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBV1V20 V0 V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0 V0 V5 V正偏導(dǎo)通反偏截止0 V5 V0 V反偏截止正偏導(dǎo)通0 V5 V5 V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通5 V第 1 章半導(dǎo)體二極管第6頁，共11頁。例 1.3.4 畫出硅二極管構(gòu)成的橋式整流

5、電路在ui = 15sint (V) 作用下輸出 uO 的波形。(按理想模型)RLV1V2V3V4uiBAuOOtuO/ V15Otui / V15uiBAuOS1S2S3S4uiBAuOS1S2S3S4若有條件，可切換到 EWB 環(huán)境觀察橋式整流波形。第 1 章半導(dǎo)體二極管第7頁，共11頁。例 1.3.5 ui = 2 sin t (V)，分析二極管的限幅作用。ui 較小，宜采用恒壓降模型V1V2uiuORui 0.7 VV1、V2 均截止uO = uiuO = 0.7 Vui 0.7 VV2 導(dǎo)通 V截止ui 0.7 VV1 導(dǎo)通 V2 截止uO = 0.7 V思考題: V1、V2 支路各

6、串聯(lián)恒壓源，輸出波形如何？(可切至 EWB )OtuO/ V0.7Otui / V2 0.7第 1 章半導(dǎo)體二極管第8頁，共11頁。小 結(jié)理想二極管：正偏導(dǎo)通，電壓降為零，相當(dāng)于開關(guān)合上；反偏截止，電流為零，相當(dāng)于開關(guān)斷開。恒壓降模型：正偏電壓 UD(on) 時導(dǎo)通，等效為恒壓源 UD(on)；否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開。第 1 章半導(dǎo)體二極管當(dāng)所加電壓遠大于二極管正向電壓是，可看成是理想二極管 當(dāng)所加電壓接近二極管正向電壓時，可看成恒壓降模型第9頁，共11頁。1.3.2 圖解法和微變等效電路法一、二極管電路的直流圖解分析 VDDuDRuD = VDD iDRiD = f (uD) 1.2 V100 iD / mA128400.30.6uD / V1.20.9MN直流負載線斜率 1/R靜態(tài)工作點也可取 UQ = 0.7 VIQ= (VDD UQ) / R = 5 (mA) 二極管直流電阻 RD斜率1/RDiDQIQUQ第 1 章半導(dǎo)體二極管第10頁，共11頁。iD / mAuD /VO二、交流圖解法電路中含直流和小信號交流電源時,二極管中含交、直流成分VDDuiuDRCiDC 隔直流 通交流當(dāng) ui = 0 時iD = IQUQ= 0.7 V (硅)，0.2 V (鍺)設(shè) ui = sin wtVD