模电课件2.4二极管及其应用电路分析

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1、2.4.1简单二极管电路的图解分析方法二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V-I特性曲线。例2.4.1电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。解：由电路的KVL方程，可得即是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点2.4.2二极管正向V-A特性的建模根据二极管在实际电路中工作状态和对分析精度的不同要求，可以为二极管建立不同的模型，常用的二极管模型有以下几种：2.4.

2、2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效模型。（1）理想模型（a）V-I特性（b）代表符号（c）正向偏置时的电路模型（d）反向偏置时的电路模型1.理想二极管模型在实际的电路中，当电源电压远比二极管的压降大时，利用此模型来近似分析是可行的。该模型的特点是：二极管反向偏置时电流为零，而正向偏置时，其管压降为零。图2.14理想二极管等效模型(a)电路符号(b)V－I特性该模型的基本思想是当二极管正向导通后，其管压降认为是恒定的且不随电流而变，典型值硅管为0.7V，锗管为0.3V，但只有当二极管正向电流大于或等于1mA时才

3、是正确的。2.恒压降模型图2.15恒压降等效模型(a)电路符号(b)V－I特性3.折线模型为了较真实地描述二极管伏安特性，在恒压降等效模型的基础上作一定的修正，即认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着流过二极管电流的增加而增加。图2.16折线等效模型(a)电路模型(b)V-I特性4.小信号模型如果二极管在它的伏安（V-I）特性的某一小范围内工作，例如在静态工作点Q(即V-I特性上的一个点,此时vD=VD，iD=ID)附近工作，则可把V－I特性看成为一条直线，其斜率的倒数就是所要求的小信号模型的微变电阻rd。V-I特性上求得。通过Q点作一条V-I特性的切线，并形成一直角三角

4、形,从而得到ΔvD和ΔiD，则rd=ΔvD/ΔiDrd的数值还可以从二极管V-I特性表达式导出，因为：参看图中所示，微变电阻rd可直接从图2.17小信号模型（a)V-I特性(b)电路符号取iD对vD的微分，有：由此可得例如，当Q点上的ID=2mA时，rd=26mV/2mA=132.4.2模型分析法应用举例2．模型分析法应用举例（1）整流电路（a）电路图（b）vs和vo的波形2．模型分析法应用举例（2）静态工作情况分析理想模型（R=10k）当VDD=10V时，恒压模型（硅二极管典型值）折线模型（硅二极管典型值）设当VDD=1V时，（自学）（a）简单二极管电路（b）习惯画

5、法2．模型分析法应用举例（3）限幅电路电路如图，R=1kΩ，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。2．模型分析法应用举例（4）开关电路电路如图所示，求AO的电压值解：先断开D，以O为基准电位，即O点为0V。则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。阳极电位高于阴极电位，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。2．模型分析法应用举例（6）小信号工作情况分析图示电路中，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs

6、=0.1sinwtV。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。