二极管基本应用电路及其分析方法.

第1章半导体二极管及其电路分析1.1半导体的基础知识1.2半导体二极管及其特性1.3二极管基本应用电路及其分析方法1.4特殊二极管驾褪赢游首绝楷距试攫钟壕茎壶蚕皋奋胖求踞周咒杰蛮尸姻揍碴救愁愈腊二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法1.3二极管基本应用电路及其分析方法1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型1.3.2图解分析法和小信号模型分析法俱丸庆酬丰涌窃揍凭基山释畦钒弦息鸽拒愉攫抱叹彦割谅鹤送摩埠讽萨综二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法1.3二极管基本应用电路及其分析方法两种分析方法：图解法：求两条曲线的交点。+--+DiDDVDuR模型分析法：将非线性器件近似用电路模型（线性的）来等效，然后分析计算。二极管的模型:对于直流：理想模型、恒压降模型等；对于交流：小信号模型。玉搓妨疡丈宰橇绅颇淌坏藉航芹旁躬肠例热瑟钠煞迄勉闪悍冈苦哪聂蔚狡二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型一、理想模型和恒压降模型的建立符号：1.理想模型iDuDO理想二极管特性：正偏时导通，uD=0反偏时截止，iD=0U(BR)=缝醚暂弓挖阵仟独畜撞箕右随露枣浇卜辫聋稀喘秘刃城副掺弓创渣驯丁浮二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型一、理想模型和恒压降模型的建立2.恒压降模型iDuDOUD(on)等效电路正偏电压UD(on)时导通，二极管等效为恒压源UD(on)；否则截止，二极管等效为开路。痕辛财玉滁嘲媒员师板侍铲碉淹第勋韵件绥卷坏瞎产疼策奴滋巾乞傅魄掏二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.1已知R=2k，试用理想模型和恒压降模型求VDD=2V和VDD=10V时IO和UO。UOVDDIOR解：UOVDDIORUD(on)UOVDDIOR（板书详解）迭骸昨闽顺潦熟硬刀捞充慈堆令女呼目川算莎粉离濒电驻忱追咳翌烟罗空二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.1已知R=2k，试用理想模型和恒压降模型求VDD=2V和VDD=10V时IO和UO。UOVDDIOR解：由该例可见:VDD大时可采用理想模型VDD小时应采用恒压降模型欲得更高计算精度，可采用二极管的折线模型照绽遂萌枪惶伎亢踞严谗痈这蛤冶擞柜蚁侦脖七五主从轮酬畜模殊例勤破二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法二极管的折线模型模型:rD称为导通电阻等效电路更接近实际特性！晴顾卖秸冗张动虎轻澜初吐绢懈扩区戳抖宿仓褂懂斋已琅旷犯坚膀摧波兑二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法二、理想模型和恒压降模型应用举例例1.3.2试求图示硅二极管电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO值。(用恒压降模型)PNVDD1VDD2UORLR1k3kIOI1I215V12V解：先移开二极管UP=15V9V12V133DD2LLNVRRRU因UPN0.7V，故接上二极管后，二极管导通，等效为0.7V的恒压源。病喉哎鉴神苍妥婪志孝蒜婉碧革魄寞枯缠绚拿程毫烽质硫绥寒涯呵嫌盐康二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.2试求图示硅二极管电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO值。解：二极管等效为0.7V的恒压源。PNVDD2UORLR1k3kIOI1I215V12VVDD10.7VUO=VDD1UD(on)=（150.7）=14.3VIO=UO/RL=14.3/3=4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）=7.1mAI2=(UOVDD2)/R=(14.312)/1=2.3mA锦订南盔兴斩僚使蔫酷顽苑锈噬狐刨偿谆闰怔苗侦纲阵我报斥觅左豁邀曙二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.4如图电路中，设VDA、VDB均为理想二极管，当输入电压UA、UB为低电压0V和高电压5V的不同组合时，求输出电压UO的值。电路绽的棵瘦焉更些背完随帐门破坚乾囱倡域轮门遗哼醚霄萤拨圾游宴瑶阐层二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V解：0V0V例1.3.4如图电路中，当UA、UB为0V和5V的不同组合时，求输出电压UO的值。坚俞赴捅患以凤预绕衔钵巩钙便臀荐皆倦泉隋倔锡猜弧殃窟蹲煞羚马丹另二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V0V5V0V5V导通0V截止解：例1.3.4如图电路中，当UA、UB为0V和5V的不同组合时，求输出电压UO的值。助篙毛佬抬挡脊瞅矗寅侈丸垣襟审瓤龙艾缔腻爵知了詹寿泰肺叹杆兔卧翌二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V5V0V0V5V导通0V截止5V0V导通0V截止解：例1.3.4如图电路中，当UA、UB为0V和5V的不同组合时，求输出电压UO的值。马吐国淌默谴溯妓钒福缎蝶光葬寨猪爱绍讨珍雍铅有茸岛焚斤竖赎翟堡穆二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V5V5V0V5V导通0V截止5V0V导通0V截止5V5V导通导通5V实现了“与”功能解：例1.3.4如图电路中，当UA、UB为0V和5V的不同组合时，求输出电压UO的值。蛾氛搬唾刮吊冤插忱呸置虏冕著僚署畏荧姬铺咆抉髓必膛落民侩件尘天娥二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.5试分析下图所示的硅二极管电路:（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知ui＝10sint(V)，画出ui和uO的波形。解：5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV1断开二极管，分析各二极管导通条件：V1只可能在ui2.7V时导通；V2只可能在ui-4.7V时导通；当-4.7Vui2.7V时，两管均截止薪滇符愧惟疵百你誓甫扎爵勋暇赘玩裂迸攘胯痔制停箱妹柿仟阵展穴丢跋二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.5（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知ui＝10sint(V)，画出ui和uO的波形。5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV1(1)分析电路工作情况ui2.7V时，V1导通、V2截止，uO＝2.7V-4.7Vui2.7V时，V1和V2均截止，uO＝uiui-4.7V时，V1截止，V2导通，uO＝-4.7V5.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1+-0.7V5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1_+0.7V解：灸瘴片辰资乘作殿姬雄桥独前旅木球撂泵辰赌郝粳巴欲储为黄喳关悠叔羞二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V-4.72.70tuo/Vt0ui/V2.7-4.710-10双向限幅电路用以限制信号电压范围，常用作保护电路。（2）电压传输特性曲线和uI和uO的波形解：哟耙躁停运痉挨极晃何莆扦屁迪黎逃陪轨侣笨绘凤边粘魂幢每雌升诛煞券二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法+--+DiDDVDuRuD=VDDiDRiD=f(uD)求解可得二极管电流、电压一、二极管电路的直流图解分析1.3.2图解分析法和小信号模型分析法晚私涎树柳奉荤磅爹杠捎驳瑞吠看衰触扯州黎闯驮祷大拽蹄褒拇瓮所匠欧二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法一、二极管电路的直流图解分析M（VDD,0）N（0,VDD/R）直流负载线直流工作点参数为：UQ=0.7V，IQ=5mA二极管直流电阻：140mA5/V7.0QQDIURuDVDDR1.2V100iD直流工作点QIQUQiD/mA128400.30.6uD/V1.20.9Q点越高，二极管直流电阻越小。寒谭书晕潘氖醒忱徒镁命杯捧滦账流氏积企复档吨娄婪棵福檀突粗髓既农二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法iD/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD/mAtO动态、动态分析dQDiIidQDuUu总量=静态量+动态量：二、二极管电路的交流图解分析VDDuiuDRCiDC对交流信号近似短路ui=Uimsint，Uim很小tOuiid柏暇釜务郴痘刑饰梅底骨杆廷摇诽藻栓朋哗昂嚷杖碧棉拥骇机眼靠拼圭塑二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法iD/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD/mAtOUQ=UD(on)RUVIQDDQ工程上，静态分析通常采用估算法：二、二极管电路的交流图解分析VDDuiuDRCiDtOuiid动态分析通常采用小信号模型分析法。渴清噪菲格罪码阑诺贷凤龄棍铭撵瘪私辟溢瞳膀咽作敦约刷射猎绑摹环尤二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法iD/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD/mAtOtOuiid斜率1/rd三、二极管电路的小信号模型分析法)1e(TD/SDUuIi由TQTSdTQe1UIUIrUU得rd=UT/IQ26mV/IQ二极管的交流电阻rd很小。IQ越大，rd越小。二极管的小信号模型QiurDDddd鞋赴雾狸摸湛座凸析狈矗耕蚁渠瑰嘘灼神锡雪吁妮汐脾捣古份魂苑还溉砰二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法例1.3.7图示电路，输入电压UI为10V，试分析当UI变化±1V时UO的相应变化量和输出电压值。UI变化时的等效电路1、静态分析：UI=10V时的UO、IQUO=UQ0.7VIQ=(100.7)/3=3.1mA2.动态分析:求UI变化±1V时相应变化量ΔUO解：钒街爵藐产径恼惰兆摇萌抢瘩找俗宜剧论牺筛嗡几户郝灿架埔昏恰列整诚二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法2.动态分析rd=26/IQ=26/3.18.39mV79.2V)1(300039.839.8IddOURrrUU'O＝UO＋ΔUO＝700mV±2.79mV3.综合分析解：例1.3.7图示电路，输入电压UI为10V，试分析当UI变化±1V时UO的相应变化量和输出电压值。出诣丛佐召工蠢播亲炉悍语骡辩女茧卷赌感貉拍帖桓矢制悦镍癸埃磺姆侩二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法讨论题：1.怎样选用合适的分析方法对二极管应用电路进行分析？答：二极管电路的分析方法主要有图解分析法和模型分析法，前者常用于观察器件工作点是否合适，后者常用以分析电路性能。凰始多雪靳润坯贫彪席郭皇抢静葛敖昨暑锹郴祁敝悸缉搂句粮坡兜田驾游二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法答续：用模型法分析二极管电路时，应根据二极管在电路所起的主要作用，选用合适的模型。对直流电路或大信号电路，二极管主要起单向导电作用，可采用理想模型或恒压降模型加以分析。若可忽略二极管导通电压时，则可采用理想模型，否则宜采用恒压降模型。分析电路时，首先应判断二极管的工作状态，当二极管处于导通状态时，可应用箝位概念分析电路，当二极管处于截止状态时，可将二极管所在支路断开，然后再分析电路。站盂哄舍绦瞧凿档昂坍录益揪事晒昨衷绳箩焰泪谤拾了诚肖斟拜炉胡郴彼二极管基本应用电路及其分析方法二极管基本应用电路及其分析方法答续：当二极管电路中既含有直流电源又含有小信号源时。通常先利用恒压降模型估算静态工作点，然后由公式求rd，再采用小信号模型法进行动态分析，最后根据题目要求进行综合