CH03-二极管及其基本电路(上课用)

1、3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3.3 半导体二极管半导体二极管3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法3.5 特殊二极管特殊二极管3.2 PN结的形成及特性结的形成及特性3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 3.1.1 半导体材料半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体、空穴及其导电作用 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 3.1.1 半导体材料半导体材料典型的半导体有典型的半导体有硅硅SiSi和和锗锗GeGe以及以及砷化镓砷化镓GaAsGaAs等。等。元素半导体元素半导体化合物半导体化合物

2、半导体物体根据其导电能力（电阻率）分物体根据其导电能力（电阻率）分半导半导体体绝缘绝缘体体导导体体 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构+14284Si硅原子结构示意图硅原子结构示意图+3228 18Ge锗原子结构示意图锗原子结构示意图4原子结构示意图原子结构示意图+4硅、锗原子硅、锗原子的简化模型的简化模型 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构立体结构立体结构平面结构平面结构价电子价电子 3.1.3 本征半导体本征半导体、空穴及其导电作用、空穴及其导电作用本征半导体本征半导体化学成分化学成分的半导体。的半导体。由于随机热振动致使共价键被

3、打破而产生空穴电子对由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴电子对+4+4+4+4+4+4+4+4+4本本征征半半导导体体受受热热或或光光照照本本征征激激发发产产生生电电子子和和空空穴穴自由电子自由电子空穴空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴电子空穴成对产生成对产生+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴电子空穴复合，成复合，成对消失对消失电子和空穴产生过程动画演示电子和空穴产生过程动画演示 本征激发使空穴和自由电子本征激发使空穴和自由电子。相遇。相遇复合复合时，又时，又。 小结小结空穴浓度（空穴浓度（np

4、)=电子浓度电子浓度(nn)温度温度T一定时：一定时：空穴空穴共价键中的空位共价键中的空位电子空穴对电子空穴对由本征（热）激发而产生的自由电子和由本征（热）激发而产生的自由电子和空穴对。空穴对。在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U电电子子运运动动形形成成电电子子电电流流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4

5、U在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U价电子填价电子填补空穴而补空穴而使空穴移使空穴移动，形成动，形成空穴电流空穴电流在在外外电电场场作作用用下下(1) 在半导体中有在半导体中有这就是这就是导电原理的导电原理的 a. 电阻率大电阻率大(2) 本征半导体的特点本征半导体的特点b. 导电性能随温度变化大导电性能随温度变化大小结小结带正电的带正电的空穴空穴带负电的带负电的自由电子自由电子本征半导体不能在半导体器件中直接使用本征半导体不能在半导体器件中直接使用 在在硅或锗中硅或锗中的其它的其它后后所形成的半导体所形成的半导体根据掺杂的不同，杂质半导体分为根据掺杂的不同，杂

6、质半导体分为N型导型导体体P型导型导体体(1) N型半导体型半导体 掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4掺入少量掺入少量五价杂质五价杂质元素元素磷磷P P+4+4+4+4+4+4+4+4+4P P多出多出一个一个电子电子出现出现了一了一个正个正离子离子+4+4+4+4+4+4+4+4P P+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +半导体中产生了大量的自由电子和正离子半导体中产生了大量的自由电子和正离子N型半导体形

7、成过程动画演示型半导体形成过程动画演示d. 因电子带负电，称这种半导体为因电子带负电，称这种半导体为 (negative)或电子型或电子型。e. 因掺入的杂质给出电子，又称之为因掺入的杂质给出电子，又称之为。小结小结N型半导体是在本征半导体中型半导体是在本征半导体中掺入少量掺入少量元素形成的。元素形成的。N型半导体中产生了型半导体中产生了大量的（能移动）大量的（能移动）和和（不能移动）（不能移动）。电子是电子是，简称，简称多子（由杂质提供）多子（由杂质提供）;空穴是空穴是，简称简称少子少子（由热激发产生）（由热激发产生）(2) P型半导体型半导体 在本征半导体中掺入在本征半导体中掺入三价杂质三

8、价杂质元素，如元素，如硼硼等。等。B B+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4B B出出现现了了一一个个空空位位+4+4+4+4+4+4B B+4+4+4+4+4+4+4+4B B+4+4负离子负离子空穴空穴- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -半导体中产生了大量的空穴和负离子半导体中产生了大量的空穴和负离子P型半导体的形成过程动画演示型半导体的形成过程动画演示d. 因空穴带正电，称这种半导体为因空穴带正电，称这种半导体为 (positive)或空穴型或

9、空穴型。e. 因掺入的杂质接受电子，又称之为因掺入的杂质接受电子，又称之为。小结小结P型半导体是在本征半导体中型半导体是在本征半导体中掺入少量掺入少量元素形成的。元素形成的。P型半导体中产生了型半导体中产生了大量的（能移动）大量的（能移动）和和（不能移动）（不能移动）。电子是电子是，简称，简称多子（由杂质提供）多子（由杂质提供）;空穴是空穴是，简称简称少子少子（由热激发产生）（由热激发产生）当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将将N型转为型转为P型；型；杂质半导体的转型杂质半导体的转型当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可当掺入五价元素

10、的密度大于三价元素的密度时，可将将P型转为型转为N N型。型。 3. 杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响 T=300 K室温下室温下,本征硅的电子和空穴浓度本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.41010/cm31 2掺杂后掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度型半导体中的自由电子浓度: n=51016/cm3 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 本节中的有关概念本节中的有关概念 自由电子、空穴自由电子、空穴 N N型半导体、型半导体、P P型半导体型半导体 多多数载流数载流子子、少少数载流数载流子子 施主杂质、受主杂质施主杂质、受主杂质3.2 PN结的形成及特性结

11、的形成及特性 3.2.2 PN结的形成结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散 3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散漂移运动：漂移运动： 在在电场作用电场作用引起的载流子的运动称为引起的载流子的运动称为漂移运动漂移运动。扩散运动：扩散运动： 由由载流子浓度差载流子浓度差引起的载流子的运动称为引起的载流子的运动称为扩散扩散运动运动。 3.2.2 PN结的形成结的形成N+ + + + + + + + + + + + + + + + + +

12、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +以以N型半导体为基片型半导体为基片通过半导体扩散工艺通过半导体扩散工艺使半导体的一边形成使半导体的一边形成N型区，另一边形成型区，另一边形成P型区。型区。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - -

13、- - - - - - - - - - - - - - - - - - -(1) 在浓度差的作用下，电子从在浓度差的作用下，电子从 N区向区向P区扩散。区扩散。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -(2) 在浓度差的作用下，空穴从在浓度差的作用下，空穴从 P区向区向N区扩散。区扩散。N+ + + + + + + + + + + + + +

14、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和区和N区区交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子。交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子。小结小结N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - -

15、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -即即PN结结空间电荷层空间电荷层N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -形成内电场形成内电场内电场方内电场方向向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

16、+ + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -PN结结一方面阻碍多子的扩散一方面阻碍多子的扩散N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -另一方面另一方面加速少子的漂移加速少子的漂移N+ + + +

17、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -势垒势垒U0形成电位势垒形成电位势垒N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

18、- - - -当扩散与漂移作用平衡时当扩散与漂移作用平衡时a. 流过流过PN结的净电流为零结的净电流为零b. PN结的厚度一定（约几个微米）结的厚度一定（约几个微米）c. 接触电位一定（约零点几伏）接触电位一定（约零点几伏）N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质

19、, ,分别形成分别形成N N型半导体和型半导体和P P型半导体。此时将在型半导体。此时将在N N型半型半导体和导体和P P型半导体的结合面上形成如下物理过程型半导体的结合面上形成如下物理过程: : 因浓度差因浓度差 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后, ,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。多子的扩散运动多子的扩散运动 由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 PN结形成过程动画演示结形成过程动画演示 对于对于P P型半导体和型半导体和N N型半导体结合面，离型

20、半导体结合面，离子薄层形成的子薄层形成的空间电荷区空间电荷区称为称为PNPN结结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称称耗尽层耗尽层。 当当N区和区和P区的掺杂浓度不等时区的掺杂浓度不等时离子密离子密度大度大空间电荷空间电荷层较薄层较薄离子密离子密度小度小空间电荷空间电荷层较厚层较厚高掺杂浓度区高掺杂浓度区域用域用N+表示表示+_PN+ 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性PN结正向偏置结正向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PN结结P型半型半 导体的导体的一端的电位高于一端的电位高于N型半导体型半导体一端的电位一端的电位时，时，称称PN结正向偏

21、置，简称结正向偏置，简称正偏正偏。PN结反向偏置结反向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PN结结N型半型半导体的导体的一端的电位高于一端的电位高于P型半导体型半导体一端的电位一端的电位时，时，称称PN结反向偏置，简称结反向偏置，简称反偏反偏。- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +EPN结正向偏置结正向偏置内电场被削弱内电

22、场被削弱PN结变窄结变窄PN结呈现低阻、导通状态结呈现低阻、导通状态多子进行扩散多子进行扩散- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +EPN结正偏动画演示结正偏动画演示内电场增强内电场增强PN结变宽结变宽PN结呈现高结呈现高阻、截止状态阻、截止状态不利多子扩散不利多子扩散有利少子漂移有利少子漂移2PN结反向偏置结反向偏置 - -

23、 - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +E此电流称为此电流称为反向饱和电流，记为反向饱和电流，记为IS。因少子浓度主要与温度有关，反向因少子浓度主要与温度有关，反向电流与反向电压几电流与反向电压几乎无关。乎无关。- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - -

24、 - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +EPN结反偏动画演示结反偏动画演示 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中P P区的电位高于区的电位高于N N区的电位，称为加区的电位，称为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；反之称为加；反之称为加反向电压反向电压，简称，简称反偏反偏。 (1) PN(1) PN结加正向电压时结加正向电压时 低电阻低电阻 大的正向扩散电流大的正向扩散电流PNPN结电势结电势

25、 (2) PN(2) PN结加反向电压时结加反向电压时 高电阻高电阻 很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流 在一定的温度条件下，由本征激在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，所加反向电压的大小无关，这个电流这个电流也称为也称为反向饱和电流反向饱和电流。 PNPN结加正向电压时，呈现低电阻，结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；具有较大的正向扩散电流； PNPN结加反向电压时，呈现高电阻，结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。具

26、有很小的反向漂移电流。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单结具有单向导电性。向导电性。 (3) PN(3) PN结结V V- -I I 特性表达式特性表达式其中其中PNPN结的伏安特性结的伏安特性)1e (/SDD TVIivI IS S 反向饱和电流反向饱和电流V VT T 温度的电压当量温度的电压当量且在常温下（且在常温下（T T=300K=300K）V026. 0 qkTVTmV 26 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 当当PNPN结的反向电压结的反向电压增加到一定数值时，反增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，向电流突然快速增加，此现象称为此现象称为PNPN

27、结的结的反向反向击穿。击穿。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应(1) (1) 扩散电容扩散电容C CD D扩散电容示意图扩散电容示意图 (2) (2) 势垒电容势垒电容C CB B3.3 半导体二极管半导体二极管 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 在在PNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有管。二

28、极管按结构分有点接触型、面接触型点接触型、面接触型两大两大类。类。(1) (1) 点接触型二极管点接触型二极管(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 PN PN结面积小，结结面积小，结电容小，用于检波和电容小，用于检波和变频等高频电路。变频等高频电路。（a）面接触型）面接触型 （b）集成电路中的平面型）集成电路中的平面型 （c）代表符号）代表符号 (2) (2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN PN结面积大，用于结面积大，用于工频大电流整流电路。工频大电流整流电路。(b)(b)面接触型面接触型点接触型点接触型引线引线触丝触丝外壳外壳N型锗片型锗片平面型平面型N型

29、硅型硅阳极引线阳极引线PNPN结结阴极引线阴极引线金锑合金金锑合金底座底座铝合金小球铝合金小球半导体二极管的外型和符号半导体二极管的外型和符号正极正极负极负极符号符号外型外型负极负极正极正极半导体二极管的类型半导体二极管的类型(1) 按使用的半导体材料不同分为按使用的半导体材料不同分为(2) 按结构形式不同分为按结构形式不同分为硅管硅管锗管锗管点接触型点接触型平面型平面型 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示二极管的伏安特性曲线可用下式表示)1e (/SDD TVIiv锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性硅二极管硅二极管2

30、CP102CP10的的V V- -I I 特性特性硅管硅管00. 8反向特性反向特性正向特性正向特性击击穿穿特特性性mA/DiD/Vv00. 8反向特性反向特性锗管锗管正向特性正向特性mA/DiD/VvvDiDDD()if v(1) 近似呈现为近似呈现为指数曲线指数曲线: :DDSeTvViI(2) 有有死区死区（iD0的区域的区域) )1正向特性正向特性死区电压约为死区电压约为硅管硅管0.5 V锗管锗管0.1 VOiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压v(BR)反向特性反向特性vD(3) 导通后（即导通后（即vD大于死区电压后）大于死区电压后）DDDSD1eTvVTTdiiId

31、vVV管压降管压降vD 约为约为硅管硅管0.60 .8 V锗管锗管0.20.3 V通常近似取通常近似取vD 硅管硅管0.7 V锗管锗管0.2 VOiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压V(BR)反向特性反向特性vD即即 vD略有升高，略有升高， iD急剧急剧增大。增大。2反向特性反向特性 IS=硅管硅管小于小于0.1微安微安锗管几十到几百锗管几十到几百微安微安OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压V(BR)反向特性反向特性vDD(BR)vV(1) 当当SDIi 时，时，。(2) 当当D(BR)vV时，时，反向电流急剧增大，反向电流急剧增大，击穿的类型击穿的类型根据

32、击穿可逆性分为根据击穿可逆性分为电击穿电击穿热击穿热击穿二极管发生反向击穿。二极管发生反向击穿。OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压V(BR)反向特性反向特性vD降低反向电压，二极管仍能正常工作。降低反向电压，二极管仍能正常工作。PN结被烧坏，造成二极管永久性的损坏。结被烧坏，造成二极管永久性的损坏。二极管发生反向击穿后，如果二极管发生反向击穿后，如果a. 功耗功耗PD( = |VDID| )不大不大b. PN结的温度小于允许的最高结温结的温度小于允许的最高结温硅管硅管150200oC锗管锗管75100oC热击穿热击穿电击穿电击穿a. 齐纳击穿齐纳击穿 (3) 产生击穿的机理

33、产生击穿的机理半导体的掺杂浓度高半导体的掺杂浓度高击穿电压低于击穿电压低于4V击穿电压具有负的温度系数击穿电压具有负的温度系数空间电荷层中有较强的电场空间电荷层中有较强的电场电场将电场将PN结结中中的价电子从共价键中激发出来的价电子从共价键中激发出来击穿的机理击穿的机理条件条件击穿的特点击穿的特点半导体的掺杂浓度低半导体的掺杂浓度低击穿电压高于击穿电压高于6V击穿电压具有正的温度系数击穿电压具有正的温度系数空间电荷区中就有较强的电场空间电荷区中就有较强的电场电场使电场使PN结中的少子结中的少子“碰撞电离碰撞电离”共价键中的价电子共价键中的价电子击穿的机理击穿的机理条件条件击穿的的特点击穿的的特

34、点b. 雪崩击穿雪崩击穿 温度对半导体二极管特性的影响温度对半导体二极管特性的影响1. 当温度上升时，死区电压、正向管压降降低。当温度上升时，死区电压、正向管压降降低。uD/ T = （22.5）mV/ C2. 温度升高温度升高，反向饱和电流增大。反向饱和电流增大。)(2)(0S10S0TITITT 即即 温度每升高温度每升高1C，管压降降低，管压降降低（22.5）mV。即即 平均温度每升高平均温度每升高10C，反向饱和电流增大一倍。，反向饱和电流增大一倍。 3.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数(1) (1) 最大整流电流最大整流电流I IF F(2) (2) 反向击穿电压反向击穿电压

35、V VBRBR和最大反向工作电压和最大反向工作电压V VRMRM(3) (3) 反向电流反向电流I IR R(4) (4) 正向压降正向压降V VF F(5) (5) 极间电容极间电容C CJ J（C CB B、 C CD D ）管子长期运行所允许通过的最大正向平均电流值。管子长期运行所允许通过的最大正向平均电流值。 二极管能承受的最高反二极管能承受的最高反向电压。向电压。OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压V(BR)反向特性反向特性vD(1) (1) 最大整流电流最大整流电流I IF F(2) (2) 反向击穿电压反向击穿电压V VBRBR 最大反向工作电压最大反向工作电压

36、V VRMRMVRM=（1/22/3）V(BR)室温下加上规定的反向电压时测得的电流。室温下加上规定的反向电压时测得的电流。 OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压V(BR)反向特性反向特性vD(3) (3) 反向电流反向电流I IR R指通过一定的直流测试电流指通过一定的直流测试电流时的管压降。时的管压降。 (4) (4) 正向压降正向压降V VF F最高工作频率最高工作频率fMfM与结电容有关，与结电容有关，当工作当工作频率超过频率超过fM时，二极管的时，二极管的单向导电性变坏。单向导电性变坏。 注注 意意 课后一定要多看书，看原理，看例子，做习题。 Multisim仿真，

37、可以完全按照每章（模（模数电教材）数电教材）后面的仿真实例做，也可验证仿真的结果是否正确。3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种二极管是一种非线性器件非线性器件，因而其电路一般要采，因而其电路一般要采用用非线性电路的分析方法非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是解分析法则较简单，但前提条件是已知

38、二极管的已知二极管的V -I V -I 特性曲线特性曲线。例例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源特性曲线、电源VDD和电阻和电阻R，求二极管两端电压，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流和流过二极管的电流iD 。 解：由电路的解：由电路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一条斜率为是一条斜率为-1/R的直线，称为的直线，称为负载线负载线 Q的坐标值（的坐标值（VD，ID）即为所求。）即为所求。Q点称为电路的点称为电路的工作点工作点 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分

39、析方法1.1.二极管二极管V V- -I I 特性的建模特性的建模 将指数模型将指数模型 分段线性化，得到二极分段线性化，得到二极管特性的等效模型。管特性的等效模型。)1e (DSD TVIiv（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符号）代表符号 （c c）正向偏置时的电路模型）正向偏置时的电路模型 （d d）反向偏置时的电路模型）反向偏置时的电路模型（2 2）恒压降模型）恒压降模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 （3 3）折线模型）折线模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 （4 4）小信号模型）小信号模型vs =0 时

40、时, Q点称为静态工作点点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。，反映直流时的工作状态。)(11sDDDDvv VRRivs =Vmsin t 时（时（VmVT 。 （a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（1 1）整流电路）整流电路（a）电路图）电路图 （b）vs和和vo的波形的波形（2 2）静态工作情况分析）静态工作情况分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型（R=10k ） 当当VDD=10V 时，时，DDDD()/0.93 mAIVVR恒压模型恒压模型D0.7 VV （硅二极管典型值）（硅二极管典型值）折线模型折线模型th0.5