《模拟电子》课程PPT教学课件：第二章 半导体二极管及其基本电路 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管

2.4二极管基本电路及其分析方法 2.4.1二极管Ⅰ特性的建模 242应用举例 讲课思路:1、二极管电路的分析概述 2、二极管状态判断 3、图解分析法 4、等效电路(模型)分析法 5、应用电路分析举例

2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 2.4.2 应用举例 5、应用电路分析举例 2、二极管状态判断 1、二极管电路的分析概述 3、图解分析法 4、等效电路（模型）分析法 讲课思路：

1、二极管电路的分析概述应用电路举例 整流 限幅 R R 十 十 R v Vo 习题2.4.5 习题2.4.6 例24,2(习题24.12) 初步分析依据二极管的单向导电性 左图 中图 D导通:Wo=vv D导通:vo=v D截止:Wo=0 D截止:vo=v 显然,vo与v的关系由D的状态决定 而且,D处于反向截止时最简单! BACKNEXT

1、二极管电路的分析概述 应用电路举例 D vO + − + − R iD vI + iD vO R vI − + − vO − + D − VREF + R vi 习题2.4.5 例2.4.2（习题2.4.12） 整流 限幅 习题2.4.6 初步分析——依据二极管的单向导电性 D导通：vO = vI - vD D截止：vO = 0 D导通：vO = vD D截止：vO = vI 左图 中图 显然，vO 与 vI 的关系由D的状态决定 而且，D处于反向截止时最简单！

1、二极管电路的分析概述 分析思路 ◆任务:求v、 目的:(1)确定电路功能,即信号v传递到v,有何变化? (2)D是否安全 ◆首先,判断D的状态? 若D反向截止,则相当于开路(i≈0,RoH≈∞); 若D正向导通,则? ◆正向导通分析方法: ■图解法 等效电路(模型)法—将非线性→线性 ◆先静态(直流),后动态(交流) 静态:v=0(正弦波过0点) 动态:v≠0 BACKNEXT

分析思路 任务：求vD、iD ◼ 目的：（1）确定电路功能，即信号vI传递到vO，有何变化？ （2）D是否安全。 首先，判断D的状态？ ◼ 若D反向截止，则相当于开路（ iD 0，ROFF  ∞ ）； ◼ 若D正向导通，则？ 正向导通分析方法： ◼ 图解法 ◼ 等效电路（模型）法 —— 将非线性 → 线性 先静态（直流），后动态（交流） ◼ 静态： vI =0（正弦波过0点） ◼ 动态： vI 0 1、二极管电路的分析概述

2、二极管状态判断 例1:2CP1(硅),F=16mA,VR=40V。求V、L。 R=10ko R=lkQ R=10kQ R=10kQ VI 10V 20V +10V +|100V (b) (d) 正偏 正偏 反偏 反偏 D正向导通?D正向导通!D反向截止D反向击穿 v=?11=10v齐纳:电§ D=0 D 普通:热击穿一损坏 BR 二极管状态判断方法 V>0VD正向导通? 假设D截止(开路) 求D两端开路电压 kR<V≤0VD反向截止,D=0 v≤-Vh→D反向击穿,v=-V

2、二极管状态判断 例1：2CP1（硅），IF=16mA，VBR=40V。求VD、ID。 + ID VD R=10k VI − + − 10V + ID VD R=10k VI − + − 10V + ID VD R=1k VI − + − 20V + ID VD R=10k VI − + − 100V (a) (b) (c) (d) 正偏 正偏 反偏 反偏 iD > IF ？ D反向截止 ID = 0 VD = -10V D反向击穿 iD = ？ vD =？ 二极管状态判断方法 假设D截止（开路）， 求D两端开路电压 普通：热击穿－损坏 齐纳：电击穿 VD = - VBR= -40V VD > 0V D正向导通？ - VBR < VD  0V D反向截止， ID = 0 VD  - VBR D反向击穿， VD = - VBR D正向导通？ D正向导通！

个2、二极管状态判断 D A 例2.习题24.3 电路如图所示,判断D的状态 6V 解;先断开D,求二极管端电压 12V 以O为基准电位,既O点为0V。 a) 则接D阳极的电位为-6V,接阴极的电位为-12V。 VD=-6V-(-10V)=6V>0→D接入时正向导通 导通后,D的压降等于零,即A点的电位就是D阳极的电位。 所以,AO的电压值为-6V。 HOME BACKNEXT

2、二极管状态判断 例2. 习题2.4.3 D 3k (a) V  V A O 电路如图所示，判断D的状态 解：先断开D，求二极管端电压 则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。 所以，AO的电压值为-6V。 以O为基准电位，既O点为0V。 VD = -6V -(-10V) = 6V > 0 → D接入时正向导通

3、图解分析法 ip/mA 静态工作点 例3:已知伏安特性,求V、石。 1.2 例1(a)图 R=1O0ko 0.8 0.4 10V 00204060810 线性←一→非线性 线性:vn=V-iR 联立求解 图解法 非线性:i=l(e-1)丁可得h、b直线与伏安特性的交点 图解法关键画直线 in=-vn+又称为负载线 R R r vo=0 D V≈0.7V 解 D=VI/=lmA iD=(I-VD/R=0.9A 2≈0.95mA

3、图解分析法 R=10k VI − + 10V iD + vD − 例1 (a)图 例3：已知伏安特性，求VD、ID。 + iD vD R=10k VI − + − 10V iD + vD − 0 0.2 0.4 0.6 0.8 D/V 1.0 iD/mA 1.0 0.8 0.4 1.2 线性 线性： vD =VI - iD R ( 1) / D S D = − v VT 非线性： i I e 非线性 联立求解， 可得VD、ID 图解法 直线与伏安特性的交点 图解法关键——画直线 R V v R i I D = − D + 1 又称为负载线 vD = 0 iD = VI /R=1mA vD = 1V iD =(VI -vD)/R=0.9mA 静态工作点 Q VD0.7V ID 0.95mA 解

3、图解分析法 ≈07V 例4:已知伏安特性,求v、。 ≈0.95mA V=10V, vi=IVsinot R=10k2 R=1OkQ 静态分析 10V D D2=0 动态分析 R bD=+△ib △ U=v+△U △Uh 叠加原理 BACKNEXT

3、图解分析法 例4：已知伏安特性，求vD、iD。 R=10k VI − + 10V ID + VD − iD D − + D + − VI R=10k vi iD =ID+DiD  D=v D+D D V vi = 1Vsint I = 10V， DiD D − + rd + − DI R VD0.7V ID 0.95mA 静态分析 i = 0 动态分析 叠加原理

3、图解分析法 R=10k9 例4:已知伏安特性,求v、。 1+ V=10V, vi=IVsinot 10V R=1OkQ 负载线:i Vp+ R R D in/mA 线性:v=Ⅵ+v;-iDR 0.8 即 D 十 R R 0.4 bi=lb+△ib 00.20.40.60.81.0mn/V =0.95mA+..lmAsinot vn≈0.7V BACKNEXT

0 0.2 0.4 0.6 0.8 D/V 1.0 iD/mA 1.0 0.8 0.4 1.2 3、图解分析法 例4：已知伏安特性，求vD、iD。 R=10k VI − + 10V ID + VD i − D D − + D + − VI R=10k vi V vi = 1Vsint I = 10V， R V v R i I D = − D + 1 负载线： 线性：vD = VI + vi - iD R 即： R V v v R i I i D D + = − + 1 iD =ID+DiD =0.95mA+0.1mAsint vD 0.7V

4、等效电路(模型)分析法(241=极管H门特性的建機) g)理想模型(20压降模型3)折线模型 l ) (b) 图241理想模型 图242恒压降模型 图24,3折线模型 (a)y1特性(b)代表符号 (a)y-I特性(b)代表符号 (a)yI特性(b)代表符号 Iv_o D=0.7V(硅) Vh=0.5V(硅) VD=0.2V(锗) HOME Vh=0.1V(锗) BACKNEXT

4、等效电路（模型）分析法 （2.4.1 二极管V-I 特性的建模） (1) 理想模型 (2) 恒压降模型 (3) 折线模型 VD = 0.7V（硅） VD = 0.2V（锗） Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗）

4、等效电路(模型)分析法 4)小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时 其正向特性可以等效成一个微变电阻。 Ai △p, 即f △i 根据in=ls(e"t-1) D 得Q点处的微变电导 D Q e Q D Q (b) 图24.4小信号模型 常温下(T=300K) 26(m (a)V-I特性(b)代表符号 D ID(mA) HOME BACKNEXT

（4） 小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时， 其正向特性可以等效成一个微变电阻。 D D d i v r D D 即 = ( 1) / D S D = − v VT 根据 i I e 得Q点处的微变电导 Q dv di r D D d 1 = Q v V T T e V IS D / = VT I D = 常温下（T=300K） (mA) 26(mV) D D d I I V r T = = 4、等效电路（模型）分析法 Q v V T T e V I ( 1) S D /  − Q VT i D =