电子线路(清华大学出版社,董尚斌主编)第 1 章2二极管课件

1.2.5二极管结构及主要参数半导体二极管:将PN结引出电极，加上封装构成正极（阳极）负极（阴极）NP二极管符号按结构分类点接触型面接触型1.二极管的结构(1)点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路(2)面接触型二极管PN结面积大，用于工频大电流整流电路(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压VBR

和最大反向工作电压VRM2.二极管的主要参数二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压VBR。为安全计，在实际工作时，一般:VRM

=1/2VBR(3)反向电流IR在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。(4)正向压降VF在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。

PN结处于反向击穿状态时，通过的电流变化很大，而反偏端电压几乎不变，这样一种特性，被用来制成稳压二极管。3.稳压二极管从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。稳压二极管的伏安特性曲线

(1)稳定电压VZ——在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。

(3)最大耗散功率PZM稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时PN结的功率损耗PZ=VZIZ由

PZM

和VZ可以决定IZmax

(4)最大稳定工作电流

IZmax

和最小稳定工作电流IZmin稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率PZmax=VZIZmaxIZmin对应于VZmin若IZ＜IZmin，则不能起稳压作用。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用①限流作用，以保护稳压管；②输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用计算需采用数值迭代法，分析计算过程复杂，指数模型一般只用于计算机仿真。1.指数模型二极管流过的电流与其端电压之间呈指数关系伏安特性真实地反映了实际二极管的工作特性。在具体应用中，利用伏安特性曲线，用作图的方法来分析二极管电路。简化模型：二极管V-I特性2.理想开关模型二极管的导通电压降可以忽略→二极管可视为理想元件→电路模型？4.折线模型二极管特性曲线在Q点的斜率为动态等效电阻VD和rd与等效前二极管工作点的关系5.小信号电路模型当外加信号工作在特性曲线的某一小范围内时，二极管的电流将与外加电压的变化成线性关系，可用小信号模型来进行等效。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:微变电阻常温下（T=300K）简单应用电路分析限幅初步分析——依据二极管的单向导电性二极管状态判断整流显然，v0

与vI

的关系由D的状态决定而且，D处于反向截止时最简单！D导通：D截止：D导通的条件？D导通的条件分析思路若D正向导通，则？若D反向截止，则相当于开路正向导通分析方法：图解法等效电路（模型）法——

将非线性线性二极管的用途：

整流、检波、限幅、箝位、开关、元器件保护、温度补偿等。应用电路举例2CP1（硅），IF=1mA，VBR=40V。求VD、ID。例1.1二极管状态判断方法假设D截止(开路)求D两端开路电压二极管状态判断正偏D正向导通！反偏：D反向截止ID=0VD

=-10V反偏：D反向击穿普通：热击穿－损坏VD

=-VBR=-40V齐纳：电击穿电路如下图所示，判断D的状态例1.2解：假设D截止(开路)，与假设不符，故二极管导通此时D两端的开路电压为试判断图题中二极管导通还是截止，为什么?例1.3解：假设D截止(开路)，此时等效电路为此时D两端的开路电压为与假设不符，故二极管导通电路如图，求：VAB例1.4若忽略二极管正向压降，二极管VD2可看作短路，UAB=0V，VD1截止。解：取B点作参考点V2阳电压高→VD2导通。试画出uo波形。已知：二极管是理想的例1.5解：D导通，可看作短路例1.6已知VDD=10V，求VD、ID。解：VDD=10V时（1）理想开关模型（2）恒压降模型（3）折线模型如图所示。试画出输出波形。例1.7|vi|>0.7V时→

D1、D2有一个导通，所以vo=0.7V|vi|<0.7V时→D1、D2截止，所以vo=vi分析方法小结——恒压降模型假设D截止（开路）求D两端开路电压1.3.2半导体二极管电路的分析方法1.图解法（１）静态工作点的图解联立求解，可得VD、ID图解法直线与伏安特性的交点根据电路原理，两者端电压和电流相等两线交点Q为静态工作点，对应的IQ为静态电流，VQ为静态电压。图解法关键——画直线①线性部分——直流负载线②非线性部分——指数特性静态工作点Q？（２）交流信号的图解静态分析vi=0VI=0叠加原理动态分析线性电路方程直流负载线斜率？为何要设立静态工作点Q?2.工程近似法1）整流电路2）限幅电路当输入电压超过或低于某一参考值后，限幅电路输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平）不随输入电压变化。若二极管具有理想的开关特性串联下限幅电路二极管反接时：限幅特性3）低电压稳压电路当电源出现波动或者负载发生改变引起输出电压的变化，采用二极管稳压电路稳定输出电压。4）静态工作点的近似计算在求二极管的直流工作状态时，常取管子的导通电压为其静态电压，静态电流由回路参数决定。通过二极管的直流电流

IQ

二极管的静态工作点为：恒压降模型3.小信号等效分析法例1.8解：输入交流信号较小时，可将二极管视为线性元件，用引线电阻体电阻串联来等效。小信号等效电路：已知伏安特性,求vD、iD。例1.9(