极管基本应用电路及其分析方法.ppt
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,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,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。,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。,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,理想二极管特性：,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,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。,例 已知R=2 k，试用理想模型和恒压降模型 求 VDD=2 V 和 VDD=10 V 时 IO 和 UO。,解：,（板书详解）,例 已知R=2 k，试用理想模型和恒压降模型求 VDD=2 V 和 VDD=10 V 时 IO 和 UO。,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,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！,二、理想模型和恒压降模型应用举例,例 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),解：先移开二极管,UP=15 V,因UP N 0.7V，故接上二极管后，二极管导通，等效为 0.7 V 的恒压源。,例 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 0.7 V 的恒压源。,UO=VDD1 UD(on)=（15 0.7）=14.3 V,IO=UO/RL=14.3/3=4.8mA,I1=IO+I2=（4.8+2.3）=7.1 mA,I2=(UO VDD2)/R=(14.3 12)/1=2.3 mA,例 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 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,电路,0 V,0 V,导通,导通,0 V,解：,例 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,0 V,0 V,导通,导通,0 V,0 V,5 V,导通,0 V,截止,解：,例 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,0 V,0 V,导通,导通,0 V,0 V,5 V,导通,0 V,截止,5 V,0 V,导通,0 V,截止,解：,例 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,0 V,0 V,导通,导通,0 V,0 V,5 V,导通,0 V,截止,5 V,0 V,导通,0 V,截止,5 V,5 V,导通,导通,5 V,实现了“与”功能,解：,例 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,例 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u i10sin t(V)，画出u i 和u O的波形。,解：,断开二极管，分析各二极管导通条件：V1只可能在u i 2.7V 时导通；V2只可能在u i-4.7V时导通；当-4.7V u i 2.7V 时，两管均截止,例（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知u i10sin t(V)，画出u i 和u O的波形。,(1)分析电路工作情况ui 2.7V 时，V1导通、V2截止，uO 2.7V-4.7V u i 2.7V 时，V1和V2均截止，uOui ui-4.7V 时，V1截止，V2导通，uO-4.7V,解：,ui/V,uo/V,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 u I 和 u O 的波形,解：,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,一、二极管电路的直流图解分析,M（VDD,0）,N（0,VDD/R）,直流工作点参数为：UQ=0.7 V，IQ=5 mA,二极管直流电阻：,直流工作点,Q,Q点越高，二极管直流电阻越小。,VDD,VDD/R,Q,IQ,UQ,动态、动态分析,总量=静态量+动态量：,二、二极管电路的交流图解分析,VDD,VDD/R,Q,IQ,UQ,UQ=UD(on),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,动态分析通常采用小信号模型分析法。,斜率1/rd,三、二极管电路的小信号模型分析法,rd=UT/IQ 26 mV/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,例,图示电路，输入电压U I为10V，试分析当U I 变化 1V时U O的相应变化量和输出电压值。,U I变化时的等效电路,1、静态分析：U I=10V时的U O、I Q,U O=UQ 0.7 V,IQ=(100.7)/3=3.1 mA,2.动态分析:求UI变化 1V时相应变化量UO,解：,2.动态分析,rd=26/IQ=26/3.1 8.39,UOUOUO 700 mV 2.79 mV,3.综合分析,解：,例,图示电路，输入电压U I为10V，试分析当U I 变化 1V时U O的相应变化量和输出电压值。,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。,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。,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分析。,作 业,P32：1.3(c)(d)1.6,
