電子線路(清華大學(xué)出版社,董尚斌主編)第 1 章2二極管課件

1.2.5二極管結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)半導(dǎo)體二極管:將PN結(jié)引出電極，加上封裝構(gòu)成正極（陽(yáng)極）負(fù)極（陰極）NP二極管符號(hào)按結(jié)構(gòu)分類點(diǎn)接觸型面接觸型1.二極管的結(jié)構(gòu)(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR

和最大反向工作電壓VRM2.二極管的主要參數(shù)二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓VBR。為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，一般:VRM

=1/2VBR(3)反向電流IR在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。(4)正向壓降VF在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下約0.6～0.8V；鍺二極管約0.2～0.3V。

PN結(jié)處于反向擊穿狀態(tài)時(shí)，通過(guò)的電流變化很大，而反偏端電壓幾乎不變，這樣一種特性，被用來(lái)制成穩(wěn)壓二極管。3.穩(wěn)壓二極管從穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線上可以確定穩(wěn)壓二極管的參數(shù)。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線

(1)穩(wěn)定電壓VZ——在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。

(3)最大耗散功率PZM穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時(shí)PN結(jié)的功率損耗PZ=VZIZ由

PZM

和VZ可以決定IZmax

(4)最大穩(wěn)定工作電流

IZmax

和最小穩(wěn)定工作電流IZmin穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率PZmax=VZIZmaxIZmin對(duì)應(yīng)于VZmin若IZ＜IZmin，則不能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用①限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；②輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用計(jì)算需采用數(shù)值迭代法，分析計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，指數(shù)模型一般只用于計(jì)算機(jī)仿真。1.指數(shù)模型二極管流過(guò)的電流與其端電壓之間呈指數(shù)關(guān)系伏安特性真實(shí)地反映了實(shí)際二極管的工作特性。在具體應(yīng)用中，利用伏安特性曲線，用作圖的方法來(lái)分析二極管電路。簡(jiǎn)化模型：二極管V-I特性2.理想開關(guān)模型二極管的導(dǎo)通電壓降可以忽略→二極管可視為理想元件→電路模型？4.折線模型二極管特性曲線在Q點(diǎn)的斜率為動(dòng)態(tài)等效電阻VD和rd與等效前二極管工作點(diǎn)的關(guān)系5.小信號(hào)電路模型當(dāng)外加信號(hào)工作在特性曲線的某一小范圍內(nèi)時(shí)，二極管的電流將與外加電壓的變化成線性關(guān)系，可用小信號(hào)模型來(lái)進(jìn)行等效。二極管工作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:微變電阻常溫下（T=300K）簡(jiǎn)單應(yīng)用電路分析限幅初步分析——依據(jù)二極管的單向?qū)щ娦远O管狀態(tài)判斷整流顯然，v0

與vI

的關(guān)系由D的狀態(tài)決定而且，D處于反向截止時(shí)最簡(jiǎn)單！D導(dǎo)通：D截止：D導(dǎo)通的條件？D導(dǎo)通的條件分析思路若D正向?qū)?，則？若D反向截止，則相當(dāng)于開路正向?qū)ǚ治龇椒ǎ簣D解法等效電路（模型）法——

將非線性線性二極管的用途：

整流、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元器件保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)取?yīng)用電路舉例2CP1（硅），IF=1mA，VBR=40V。求VD、ID。例1.1二極管狀態(tài)判斷方法假設(shè)D截止(開路)求D兩端開路電壓二極管狀態(tài)判斷正偏D正向?qū)?！反偏：D反向截止ID=0VD

=-10V反偏：D反向擊穿普通：熱擊穿－損壞VD

=-VBR=-40V齊納：電擊穿電路如下圖所示，判斷D的狀態(tài)例1.2解：假設(shè)D截止(開路)，與假設(shè)不符，故二極管導(dǎo)通此時(shí)D兩端的開路電壓為試判斷圖題中二極管導(dǎo)通還是截止，為什么?例1.3解：假設(shè)D截止(開路)，此時(shí)等效電路為此時(shí)D兩端的開路電壓為與假設(shè)不符，故二極管導(dǎo)通電路如圖，求：VAB例1.4若忽略二極管正向壓降，二極管VD2可看作短路，UAB=0V，VD1截止。解：取B點(diǎn)作參考點(diǎn)V2陽(yáng)電壓高→VD2導(dǎo)通。試畫出uo波形。已知：二極管是理想的例1.5解：D導(dǎo)通，可看作短路例1.6已知VDD=10V，求VD、ID。解：VDD=10V時(shí)（1）理想開關(guān)模型（2）恒壓降模型（3）折線模型如圖所示。試畫出輸出波形。例1.7|vi|>0.7V時(shí)→

D1、D2有一個(gè)導(dǎo)通，所以vo=0.7V|vi|<0.7V時(shí)→D1、D2截止，所以vo=vi分析方法小結(jié)——恒壓降模型假設(shè)D截止（開路）求D兩端開路電壓1.3.2半導(dǎo)體二極管電路的分析方法1.圖解法（１）靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解聯(lián)立求解，可得VD、ID圖解法直線與伏安特性的交點(diǎn)根據(jù)電路原理，兩者端電壓和電流相等兩線交點(diǎn)Q為靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的IQ為靜態(tài)電流，VQ為靜態(tài)電壓。圖解法關(guān)鍵——畫直線①線性部分——直流負(fù)載線②非線性部分——指數(shù)特性靜態(tài)工作點(diǎn)Q？（２）交流信號(hào)的圖解靜態(tài)分析vi=0VI=0疊加原理動(dòng)態(tài)分析線性電路方程直流負(fù)載線斜率？為何要設(shè)立靜態(tài)工作點(diǎn)Q?2.工程近似法1）整流電路2）限幅電路當(dāng)輸入電壓超過(guò)或低于某一參考值后，限幅電路輸出電壓將被限制在某一電平（稱作限幅電平）不隨輸入電壓變化。若二極管具有理想的開關(guān)特性串聯(lián)下限幅電路二極管反接時(shí)：限幅特性3）低電壓穩(wěn)壓電路當(dāng)電源出現(xiàn)波動(dòng)或者負(fù)載發(fā)生改變引起輸出電壓的變化，采用二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓。4）靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算在求二極管的直流工作狀態(tài)時(shí)，常取管子的導(dǎo)通電壓為其靜態(tài)電壓，靜態(tài)電流由回路參數(shù)決定。通過(guò)二極管的直流電流

IQ

二極管的靜態(tài)工作點(diǎn)為：恒壓降模型3.小信號(hào)等效分析法例1.8解：輸入交流信號(hào)較小時(shí)，可將二極管視為線性元件，用引線電阻體電阻串聯(lián)來(lái)等效。小信號(hào)等效電路：已知伏安特性,求vD、iD。例1.9(