第三节晶体二极管ppt课件

1、第三节第三节 晶体二极管电路晶体二极管电路 的分析方法的分析方法 1.3.1 晶体二极管模型晶体二极管模型在分析电路时，电路中的各个实际器件，都必须用相应的模型来表示。力求采用最简单的模型，使电路分析简化，便于从分析结果中直观地揭示电路的主要特性。 实际器件的模型，可以用各种形式构成： （1）、用数学表达式构成的数学模型；（2）、用曲线和表格形式构成的曲线和表格模型；（3）、用理想电路元件构成的电路模型；（4）、还可以用多种形式构成的混合模型；一一、晶体二极管电路的数学模型：、晶体二极管电路的数学模型： 在理想相条件下，推导出的数学表达式：)1(TVVSDeII此表达示称为晶体二极管的理想指数

2、模型。 如果，为了反映实际器件的伏安特性，通常的做法是将上式加以修正。 )1(TSnVIrVSeII或 )1ln(STSIInVIrV)1(TSnVIrVSeII式中 n 称为非理想化因子，其值与I有关。当I为正常值时，n 1 。 当I过小或过大， n 2 。 rS 是与PN结相串联的电阻。（中性区的体电阻、接触电阻、金属引线电阻） 如果，进一步考虑击穿特性和非线性电容特性，那么，模型将会变得更为复杂。 二二、伏安特性曲线（曲线和表格模型）：、伏安特性曲线（曲线和表格模型）： 可以通过数学表达式描绘或通过实际测得到。 0IV用折线逼近的伏安特性曲线VIV(on)0I/mAV/V定义：二极管的导

3、通电阻 RD 为： IVVRonDD)(三、简化电路模型：三、简化电路模型：（1）、仅从单向导电性考虑，晶体二极管是理想的二极管。理想的二极管的伏安特性曲线 0IV理想的二极管的电路符号 （2）、当二极管的正向压降，远小于与它相串联的电压源时，二极管上的压降可忽略。即 当 V 0 时 ，二极管导通，相当于短路。 当 V 0 时 ，二极管截止，相当于开路。 晶体二极管的简化电路模型 RDDVD(on)四、小信号电路模型：四、小信号电路模型： 如果，加到二极管上的电压是由直流电压VQ 和叠加在其上的增量电压V 组成。 即 V = VQ +V 则，相应产生的电流为，I = IQ +IQIV0IQI/

4、mAV/VVQ 图中，VQ 与 IQ 在伏安特性曲线上对应的点，称为静态工作点，用 Q表示。增量电阻 ：rS 定义为TQTSQVVVVSQjVIVIIeIVIVIrQT) 1(1即 QTjIVrQIV0IQI/mAV/VVQ)1(TVVSQeII式中 为Q点上的电流。 通常将rj 称为二极管的增量结电阻或称为肖特基电阻。晶体二极管的小信号电路模型为 rjQIV0IQI/mAV/VVQ 如果，考虑PN结的串接电阻 rS ，晶体二极管的小信号电路模型为：rjrS 若V的工作频率较高时，还因考虑PN结的结电容 Cj 的影响。晶体二极管的小信号电路模型为：CjrjrS增量电阻上的波形示意图： QIV0

5、IQI/mAV/VVQ 注意：小信号电路模型受到V足够小的限制。工程上，限定|V| RD 所以 RVVIonDDD)( V VD(on) （4）、如果，上述电路中，串接有一小的增量电压时，采用小信号电路模型，其目的是求得由外加增量电压产生的响应。DRVDDvDiDVDD 根据电路可知，电路为交、直流共存的电路，在分析时可将交流分量与直流分量，分开讨论。讨论直流分量时，令交流分量为零；讨论交流分量时，令直流分量为零。（a）、直流分量：首先画直流通路DRVDDVIRDVD(on)根据电路列方程 VDD = I (R + RD) +VD(on) 得： DonDDDQRRVVI)(VQ = IRD +

6、 VD(on) （b）交流分量： 画出交流通路 电路可等效为： DRIVVDD rj RIrSVDDV根据电路列方程得： DDjSjSVrrRrrV式中 QTjIVr故 iD = IQ + I ， vD = VQ +V rj RIrSVDDVjsDDrrRVI例一、设二极管为理想的，试判断电路中，二极管是否导通，并求 VAO 的值。 解： 已知二极管为理想的。 根据电路可知 D1 正偏导通 ， 类似与短路。D2 反偏截止 ， 类似与开路。 电路可等效为 3KRD2D1VAO15V12VV2V13KR12V15VV2V1D2D1VAO故 VAO = 03KRD2D1VAO15V12VV2V1 例

7、二、电路中的二极管为理想的，试画出输出电压 vo 的波形。设vi = 6sint 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi 解： 根据电路可知当 0 vi 5V 时, D1 截止 ， D2 导通。 电路可等效为： 5VV2-2VD2D1vOV1 R100vi 此时 vO = 5V 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi当 -2 vi 0 时， D1、D2 均截止。 电路可等效为： 5VV2-2VD2D1vOV1R100vi 此时 vO = vi 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi当 vi -2 时， D1 导通， D2 截止 。 电路可等效为： 5VV2-2VD2D1vOV

8、1 R100vi 此时 vO = -2V 5VV2-2V D2D1vOV1R100vi画出输出电压 vo 的波形；vi = 6sintvivO-6V05V6Vt0-2V5V-2Vt例三、如图所示的二极管电路中，设 VD(on) = 0.7V，RD = 0 ，rS = 5，VDD = 12V 、vS = 10sint (mV) 时，求（1）、图（a）中，V，I的值。（2）、图（a）中，电容C对交流信号呈短路，R = 50，ID = 1mA 、0.1mA时，相应的vO 的值。 V R3D 10KR210KR1 20KVDDI 图 （a）vSDvOCR图 （b） 解： （1）、 图（a） VR3D

9、10KR210KR1 20KVDDVTVTIVR3 D 10KR210KR1 20KVDDVTVTI根据戴维南定律电路可等效为VVKKKVRRRVDDT612101010212KKKKKRRRRRT5101010102121VR3D5KRT 20KVTI已知 RD = 0 ，采用晶体二极管的简化电路模型VR3D5KRT 20KVTVD(on)I根据电路列方程VR3D5KRT 20KVTVD(on)ImAKKVVRRVVITonDT21.02057.063)( V = IR3 = 0.21mA20K = 4.2V（2）、 图（b），采用小信号电路模型vSDvOCRvSvOrjRrSid 已知 ：rS = 5，ID = 1mA 时26126mAmVIVrQTj)(sin12. 026550)(sin101mAtmAtrrRvijSSd或1)(djSOirrv)(sin12.0)265(mAt)(sin7.3mVtSjSjSOvrrRrrv)(sin1026550265mAt)(sin7.3mVtvSvOrjRrSid当 ID = 0.1mA 时2601 . 02