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1.3 二极管的分析方法

第 1 章 半导体二极管. i D. u D. S. S. i D. u D. U D(on). i D.  I. u D.  U. 1.3 二极管的分析方法. 1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似. 一、理想二极管. 特性. 符号及 等效模型. 正偏导通 ， u D = 0 ; 反偏截止 ， i D = 0 U (BR) = . 二、二极管的恒压降模型. 0.7 V (Si). u D = U D(on). 0.2 V (Ge). U D(on). 三、二极管的折线近似模型. r D.

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1.3 二极管的分析方法

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  1. 第1章 半导体二极管 iD uD S S iD uD UD(on) iD I uD U 1.3 二极管的分析方法 1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似 一、理想二极管 特性 符号及 等效模型 正偏导通，uD= 0 ; 反偏截止， iD= 0 U(BR)=  二、二极管的恒压降模型 0.7 V (Si) uD = UD(on) 0.2 V (Ge) UD(on) 三、二极管的折线近似模型 rD 斜率1/ rD UD(on) UD(on)

  2. 第1章 半导体二极管 UO UO UO VDD VDD VDD R R R IO IO IO 例1.3.1硅二极管，R = 2k，分别用二极管理想模型和恒压降 模型求出VDD = 2V 和 VDD = 10V 时 IO 和 UO 的值。 UD(on) VDD = 2V [解] UO = VDD = 2V IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA) 理想 UO = VDD – UD(on) = 2  0.7 = 1.3 (V) 恒压降 IO = UO / R = 1.3 / 2= 0.65 (mA) VDD= 10V 结论： VDD 大采用理想模型 VDD 小用恒压降模型 IO = VDD/ R = 10 / 2= 5 (mA) 理想 UO = 10  0.7 = 9.3 (V) 恒压降 IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)

  3. 第1章 半导体二极管 IO I1 R RL I2 1kW 15V UO 3kW VDD1 VDD2 12V 例1.3.2试求电路中电流 I1、I2、IO和输出电压UO的值。 解：假设二极管断开 UP = 15V P N UP > UN 二极管导通 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= 4.8 (mA) I2 = (UO  VDD2) / R = (14.3  12) / 1= 2.3 (mA) I1= IO + I2= 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)

  4. 第1章 半导体二极管 V1 A V2 Y B R 3kW UB UA UO VDD 12V 例1.3.3 二极管构成“门”电路，设V1、V2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。 正偏 导通 正偏 导通 0V 0V 0V 反偏 截止 正偏 导通 5V 0V 0V 反偏 截止 正偏 导通 5V 0V 0V 正偏 导通 正偏 导通 5V 5V 5V

  5. 第1章 半导体二极管 ui/ V V1 V3 A 15 ui uO B RL V4 V2 t O uO/ V S1 S3 15 A ui uO B t O S2 S4 S1 S3 ui A uO B S2 S4 例1.3.4 画出硅二极管构成的桥式整流电路在 ui=15 sint (V)作用下输出 uO的波形。 (按理想模型) 切换到EWB环境 观察桥式整流波形

  6. 第1章 半导体二极管 R ui uO V1 V2 ui/ V 2 t O uO/ V 0.7 t O  0.7 例1.3.5 ui = 2 sint (V), 分析二极管的限幅作用。 ui 较小，宜采用恒压降模型 ui < 0.7V uO＝ ui V1、V2均截止 ui  0.7V uO＝ 0.7V V2导通V１截止 ui < 0.7V uO＝ 0.7V V1导通V2截止 思考题: V1、V2支路各串联恒压源， 输出波形如何？（切至EWB）

  7. 第1章 半导体二极管 小 结 理想二极管： 正偏导通 电压降为零 相当开关合上 反偏截止 电流为零 相当开关断开 恒压降模型： 正偏电压  UD(on)时导通 等效为恒压源UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开

  8. 第1章 半导体二极管 iD/ mA 直流负载线 12 8 R uD Q VDD 4 IQ 0.6 0.3 1.2 0.9 0 uD / V UQ 1.3.2 图解法和微变等效电路法 一、二极管电路的直流图解分析 100  斜率1/R N iD 1.2V 静态工作点 M uD= VDD iDR 斜率1/RD iD = f (uD) 也可取 UQ = 0.7V IQ= (VDD UQ) / R = 5 (mA) 二极管直流电阻 RD

  9. 第1章 半导体二极管 iD/ mA iD/ mA iD C R wt O ui uD uD /V VDD O O ui wt 二、交流图解法 电路中含直流和小信号交流电源时,二极管中含交、直流成分 斜率1/rD VDD/ R id IQ Q UQ VDD C 隔直流通交流 当 ui 幅度较小时， 二极管伏安特性在 Q点附近近似为直线 当 ui = 0 时 iD = IQ UQ= 0.7V (硅)，0.2V (锗) 设 ui = sinwt rd = UT / IQ= 26 mV / IQ

  10. 第1章 半导体二极管 id iD rd ui ud R C R ui uD VDD 三、微变等效电路分析法 对于交流信号 电路可等效为 例1.3.6ui= 5sint (mV)，VDD= 4 V，R = 1 k，求 iD和uD 令 ui= 0, 取 UQ  0.7 V 1. 静态分析 [解] IQ= (VDDUQ) / R = 3.3 mA 2. 动态分析 rd = 26 / IQ = 26 / 3.3  8 () Idm= Udm/ rd= 5 /8  0.625 (mA), id= 0.625 sint 3. 总电压、电流 = (0.7 + 0.005 sint ) V = (3.3 + 0.625 sint ) mA

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