模拟电路 教学课件 作者 张丽华第1章ch01-2.ppt

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1、1.2半导体二极管给PN结加上封装和引线电极，就成为半导体二极管，简称二极管。由P区引出的电极为阳极，由N区引出的电极为阴极，如图1-16所示。半导体二极管种类有很多，按照管芯结构，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。1.2半导体二极管1.2.1半导体二极管的结构和类型1.2.2半导体二极管的伏安特性1.2.3半导体二极管的主要参数1.2.4半导体二极管的基本应用电路阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线

2、PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型图1-16半导体二极管阴极阳极(d)符号D（e）典型二极管实物1.2.2伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。1.正向特性2.反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VuDiD死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。由于二极管的核心是一个PN结，它的导电性能与温度有关，温度升高时二极管正向特性曲线向左移动，正向压降减小；反

3、向特性曲线向下移动，反向电流增大。如图1-18所示。3．温度对伏安特性的影响1-18温度对二极管特性的影响1.2.3主要参数1.最大整流电流IF指允许长期流过二极管的最大正向平均电流。2.反向饱和电流IS常温下反向电压一定时流过管子的反向电流。3.最大反向工作电压URM指管子允许的最高反向工作电压，通常取反向击穿电压的一半。4.最高工作频率fM由于PN结的电容效应，二极管工作在超过某一频率限度时其单向导电性将变差。5.反向恢复时间tr1.2.4基本应用电路1.二极管的等效模型(1)理想模型(3)折线模型(2)

4、恒压降模型VD=0.7V（硅）VD=0.2V（锗）Vth=0.5V（硅）Vth=0.1V（锗）(4)微变等效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为:微变电阻根据得Q点处的微变电导常温下（T=300K）2．应用举例（1）直流工作电路直流工作电路常用的分析方法是：假设电路中二极管全部开路，以一公共点为参考点,分析二极管两端的电位。若该管阳极电位与阴极电位之差大于导通电压，则该管导通；反之，二极管截止。【例1-1】二极管电路如图1.23(a)所示，判断图中二极管是导通还是截止，并确定电路的输

5、出电压Vo。设电路中的电阻R=1KΩ，采用恒压降模型时二极管的导通压降为0.7V，采用折线模型时二极管的开启电压Vth=0.5V，rD=200Ω。（a）①二极管采用理想模型输出电压Vo为：Vo=VA=－5V。（b）等效电路如图(b)：②二极管采用恒压降模型输出电压Vo为：Vo=VA－VD=－5V－0.7V=－5.7V。等效电路如图(c)：（c）③二极管采用折线模型输出电压Vo为：Vo=I×R－10V=3.75V－10V=－6.25V。等效电路如图(d)：（d）【例1-2】在图1-24（a）电路中,假设二极管为

6、理想状态,，试分析该电路中的二极管是导通还是截止?并确定电路的输出电压Vo。图1-24例1-2的图（a）（b）解：首先将D1和D2断开，求得两管将承受的电压为：D1管：VAB1=VA－VB1=VA－0=15VD2管：VAB2=VA－VB2=[15－(－10)]V=25V两管都是正向偏置，因此采用优先导通法。由上面计算看出，二极管接入以后，D2承受的正向电压比D1高，因此优先导通。将D2用理想模型代替，再判断D1的工作状态，此时等效电路如图1-24（b）所示。求得VA=VB2=－10V，VAB1=VA－VB1=

7、－10V，因此，D1反偏截止。所以该电路的输出电压为：Vo=VA=－10V。（2）整流电路利用二极管的单向导电特性，将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电压的过程，称为整流。【例1-3】图1-25所示是二极管半波整流电路，已知vi＝10sinωt(V)，试画出vi与vO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。图1-25解：当vi﹥0时二极管正偏，输出vO=vi;当vi(t)﹤0时二极管反偏截止，输出vO=0V。由此画出输出电压波形如图1-26所示。图1-26（3）限幅电路当输入信号电压在一定范围内

8、变化时,输出电压随输入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时,输出电压保持不变,这就是限幅电路。【例1.2.4】图1-27(a)所示理想二极管电路中vi=5sinωt(V)，VR=-3V，求输出波形vO。(a)解：输出vO波形如图1-27(c)所示，从图中看到该电路的输出波形是把输入波形的负峰值限幅了。(b)(c)（4）开关电路二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反