模拟电路课件2

1、符号规定符号规定UI大写字母、大写下标，表示大写字母、大写下标，表示直流分量直流分量。ui小写字母、小写下标，表示小写字母、小写下标，表示交流分量交流分量。uIui全量全量交流分量交流分量tUI直流分量直流分量 uI小写字母、大写下标，表示小写字母、大写下标，表示全量全量。(1-2)1.2.11.2.1常见基本结构常见基本结构PN 结加上管壳和引线，就成结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。为半导体二极管。1.2 半导体二极管半导体二极管阴极阴极N N阳极阳极P P1 点接触型二极管点接触型二极管PN结面积小，结电容结面积小，结电容小，用于检波和变频等小，用于检波和变频等高频电路。高频电路。(

2、1-3)用于集成电路制造工艺用于集成电路制造工艺中。中。PN 结面积可大可小，结面积可大可小，用于高频整流和开关电用于高频整流和开关电路。路。2 面接触型二极管面接触型二极管PN结面积大，用于工结面积大，用于工频大电流整流电路。频大电流整流电路。3 平面型二极管平面型二极管阴极阴极引线引线阳极阳极引线引线PN(1-4)死区电压是它的开启电压Uon，也就是说，在这个电压以下时，即使是正向的，它也不导通。ui导通压降导通压降: :硅管硅管0.7V,锗管锗管0.2V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)死区电压：死区电压：硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管0 0.1V.1V。1.2.2 二极管的伏安

3、特性二极管的伏安特性正向导通压降是在管子正向导通的时候，二极管两端的电压，也就是它引起的压降，此时正正向电流变化时结压降基向电流变化时结压降基本不变。本不变。对比PN结：正向情况(体电阻、引线电阻)、反向情况(表面漏电流)制造PN结若在表面上沾上水汽或金属离子，引起离子导电(电流从N区电极沿半导体表面直接到P区电极)，往往成为反向电流的主要部分。 (1-5)实验发现：在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移实验发现：在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移（正向导通压降及开启电压减小），反向特性将下移（反（正向导通压降及开启电压减小），反向特性将下移（反向电流增大）。向电流增大）。二极管的特性

4、对温度很敏感。二极管的特性对温度很敏感。(1-6)1. 1. 最大整流电流最大整流电流 IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。2. 反向击穿电压反向击穿电压U(BR)和最高反向工作电压和最高反向工作电压URU(BR)是是二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。剧增，二极管单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给的最高反向工作电压手册上给的最高反向工作电压UR一般是一般是U(BR)的一半。的一半。1.2.3 二极管主要参数二极管主要参数(1

5、-7)3. 反向电流反向电流 IR指二极管加反向工作电压未击穿时的反向电流。指二极管加反向工作电压未击穿时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。温度越高反向电流越大。硅管的反电流越小越好。温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。保护等等。(1-8)4.

6、4.最高工作频率最高工作频率f fM M交流参数交流参数 是二极管工作的上限频率。超过此值时，由于二极管结电容的存在，二极管将改变特性（尤其是单向导通特性）实际应用中，应根据管子所用的场合，按其所承实际应用中，应根据管子所用的场合，按其所承受的最高反向电压、最大正向平均电流、工作频受的最高反向电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温度等条件，选择满足要求的二极管。率、环境温度等条件，选择满足要求的二极管。(1-9)1.1.理想模型理想模型（大信号状态采用（大信号状态采用) )等效电路如下：一、一、由伏安特性折线化得到的等效电路由伏安特性折线化得到的等效电路 1.2.4 二极管二极管等效电路等效

7、电路由理想模型特性图可知，加正向偏压时，二极管压降为0。反向偏压时电阻为无穷大。相当于有一理想开关。常用于整流电路中理想二极管(1-10)硅二极管：硅二极管：死区电压死区电压=0 .5 V，正向压降，正向压降 0.7 V理想二极管：理想二极管：死区电压死区电压=0 V ，正向压降，正向压降=0 VRLuiuouiuott应用举例：应用举例：二极管半波整流二极管半波整流10siniutiuou习题习题1.2 电路如图图P1.2 所示，已知(V)，试画出与的波形。设二极管导通电压可忽略不计。图图P1.2解图解图P1.2 2.2.恒压降模型恒压降模型u等效电路如图正向导通时端电压为常量正向导通时端电

8、压为常量理想二极管串联电压源理想二极管串联电压源VD （导通压降（导通压降0.7 V）自测题三、自测题三、写出图中图中所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD=0.7 V。UO1=1.3 V UO2=0 V UO3=-1.3 V UO4=2 V UO5=1.3 V UO6=-2 V 二极管导通压降很低，因而会在它所在的回路中串联一个电阻来起分压二极管导通压降很低，因而会在它所在的回路中串联一个电阻来起分压限流作用，防止二极管因正向电流过大而损坏。限流作用，防止二极管因正向电流过大而损坏。加注：若加注：若V1分别为分别为12 V、12.7 V、24 V时，时，开关闭合时又会如何？开关闭合时又

9、会如何？若若V1为为12 V且开关闭合，二极管仍不足以导通，且开关闭合，二极管仍不足以导通，UO仍为仍为12 V；若若V1为为24 V且开关闭合，类似短路，二极管、电池（电池内阻很小，一般且开关闭合，类似短路，二极管、电池（电池内阻很小，一般为微欧、毫欧级）会因电流过大而烧毁。为微欧、毫欧级）会因电流过大而烧毁。若若V1为为12.7 V且开关闭合，二极管刚好导通，此时相当于且开关闭合，二极管刚好导通，此时相当于2个电池并联，个电池并联， UO仍为仍为12 V；P22(1-15)3.3. 折线近似模型折线近似模型等效电路如图：iurD特性等效电路：用斜折线代替实际二极管特性曲线，更趋于逼近。其中

10、， rD为折线段电阻，Uon为二极管开启电压（即死区电压，通常为0.5 V ），正向电压大于Uon后与电流成线性关系。正向导通时端电压与电流成线性关系理想二极管串联电压源Uon和电阻rD(1-16)二二. . 微变等效电路微变等效电路二极管的微变等效电路二极管的微变等效电路rd是是Q点附近微小变化区域内的动态电阻，点附近微小变化区域内的动态电阻，即二极管工作在正向特性的某一小范围即二极管工作在正向特性的某一小范围内时内时(如直流信号上叠加一个交流信号如直流信号上叠加一个交流信号)，其正向特性可等效一个微变电阻。其正向特性可等效一个微变电阻。 DDDDddudiuir1TDTSUueUI/TDU

11、iDIUT特性曲线上静态（仅考虑直流作用特性曲线上静态（仅考虑直流作用) )工作工作点点Q(Q(I ID D, ,U UD D) ) 附近存在电压与电流的微变附近存在电压与电流的微变eeUuUuIIiTDTDSSD)(1因此因此Q点处的动态电阻约为点处的动态电阻约为mVUT26iu习题习题1.4 电路如图图P1.4所示, 二极管导通电压UD=0.7V,常温下，电容C对交流信号可视为短路；为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？()/2.6DDIVURmA/10DTDrUI解：解：二极管的直流电流对应的动态电阻为: 图图P1.4 故交流电流的有效值：/1diDIUr

12、mA 注：交流电有效值是根据电流的热效应规定的。让交流和直流通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相同，那么这一直流电流的数值就叫做这一交流电流的有效值。正弦交流电的有效值等于最大值被 除。 (1-18)1.2.5 稳压二极管稳压二极管+-利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管（一种硅利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管（一种硅材料制成的面接触型晶体二极管）稳压时工作在反向电击材料制成的面接触型晶体二极管）稳压时工作在反向电击穿状态，外加的反向电压须大于稳压二极管的稳压电压。穿状态，外加的反向电压须大于稳压二极管的稳压电压。UIIZIZmax UZ IZ稳压稳压误差误差曲

13、线越陡曲线越陡(斜斜率越大率越大)，电，电压越稳定。压越稳定。UZ(1-19)（2）稳定电流稳定电流IZ。 最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流IZmax、IZmin。（3）额定功耗）额定功耗ZmaxZZMIUP稳压二极管的参数稳压二极管的参数: :（1）稳定电压稳定电压 UZ 在规定的稳压管反向工作电流下对应的反向工作电压。在规定的稳压管反向工作电流下对应的反向工作电压。（5）电压温度系数电压温度系数 稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。（4）动态电阻）动态电阻ZZZIUrrZ越小（曲线越陡），稳压性能越好。越小（曲线越陡），稳压性能越好。只要不超过稳定功率，电流越大

14、，稳压效果越好只要不超过稳定功率，电流越大，稳压效果越好。(1-20)负载电阻负载电阻 。要求要求当输入电压由正常值发当输入电压由正常值发生生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例一稳压二极管的应用举例一uoiZDZRiLiUIRL5mA 20mA, V,ZminZmaxZWIIU10稳压管的技术参数稳压管的技术参数:kL2R解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为流为IZmax 。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 UI 的正常值。的正常值。mALZWZmax25RUIi102521RUiRUZWI.方

15、程方程1(1-21)令输入电压降到下限令输入电压降到下限时，流过稳压管的电时，流过稳压管的电流为流为IZmin 。mALZWZmin10RUIi101080RUiRUZWI.方程方程2uoiZDZRiLiUIRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：kVI507518.,.RU已知稳压管的稳压值UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA。求图中图中所示电路中UO1和UO2各为多少伏解：解：左图中稳压管工作在击穿状态，故UO1=6V； 右图中稳压管没有击穿，故UO2=5V。 解题思路：首先假设，接着通过分析由假设所得结果的合理性来解题思路：首先假设，接着通过分析由假设所得结果的合理性来验

16、证假设是否成立。验证假设是否成立。稳压二极管的应用举例二稳压二极管的应用举例二(1-23)一一. 发光二极管发光二极管 有正向电流流过时，发出一有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段（红、可以发出从红外到可见波段（红、黄、绿、橙）的光，它的电特性黄、绿、橙）的光，它的电特性与一般二极管类似。与一般二极管类似。1.2.6 其它类型二极管其它类型二极管工作条件：工作条件：正向偏置；正向正向偏置；正向电流越大，发光越强电流越大，发光越强一般工作电流几一般工作电流几 mA，导通电压导通电压 (1 2) Vu /Vi /mAO2符号符号习

17、题习题1.7 在图图Pl.7 所示电路中，发光二极管导通电压UD =1.5V，正向电流在515mA 时才能正常工作。试问：(1)开关S 在什么位置时发光二极管才能发光？(2)R的取值范围是多少？图图P1.7 minmax()/233DDRVUImaxmin()/700DDRVUI解：解：(1)S闭合。 (2) R的范围为: (1-25)二二. 光电二极管光电二极管符号符号工作原理：无光照（普通二极管）；有光照工作原理：无光照（普通二极管）；有光照时，分布在第一（普通二极管）、三（恒流时，分布在第一（普通二极管）、三（恒流源）、四象限（微型光电池，源）、四象限（微型光电池，u0处）。处）。若无光照射若无光照射PN结，则因本征激发产生的电子结，则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为在光敏二极管中称为暗电流