CH03-4~5二极管分析.ppt
电子技术基础课程 (模拟部分）,2007,电气与信息工程系,3.4 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,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,要求： 掌握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,二极管是一种非线性器件-电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂; 图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。,例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。,解：由电路的KVL方程，可得,即,是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线,Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,将指数模型 分段线性化，得到二极管特性的等效模型。,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,（4）小信号模型,vs =0 时, Q点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。,vs =Vmsint 时（VmVDD）, 将Q点附近小范围内的V-I 特性线性化，得到小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,（4）小信号模型,过Q点的切线可以等效成一个微变电阻,即,根据,得Q点处的微变电导,则,常温下（T=300K）,（a）V-I 特性 （b）电路模型,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,（4）小信号模型,（a）V-I特性 （b）电路模型,3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,2模型分析法应用举例,（1）整流电路,（a）电路图 （b）vs和vo的波形,2模型分析法应用举例,（2）静态工作情况分析,1)理想模型,2)恒压模型,（硅二极管典型值）,3)折线模型,（硅二极管典型值）,设,（a）简单二极管电路 （b）习惯画法,2模型分析法应用举例,（3）限幅电路,电路如图，R = 1k，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输出电压vO的波形。,2模型分析法应用举例,（4）开关电路,电路如图所示，求AO的电压值,解：,先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。,则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。,阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。,导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。,所以，AO的电压值为-6V。,2模型分析法应用举例,（5）小信号工作情况分析,图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinwt V。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。,直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。,电子技术基础课程 (模拟部分）,LiLi 制作,湖南工程学院电气与信息工程系,第3章 二极管基本电路及其分析方法 1.半导体二极管的特性 2.二极管基本电路及其分析方法,相关知识点复习,1. 半导体二极管的特性,V-I 特性表达式,2. 二极管基本电路及其分析方法,二极管是非线性器件，分析计算时，常把二极管的非线性伏安特性进行分段线性化处理。,半导体二极管图片,普通二极管,稳压二极管,半导体二极管图片,发光二极管,整流二极管,半导体二极管图片,整流二极管,半导体二极管的型号,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,半导体器件类型及型号可查手册，如： P：表普通二极管 B或C：表变容二极管 Z：表整流二极管 W：表稳压二极管 U：光电二极管,本 次 课 主 要 内 容,3.5 特殊二极管 3.5.1 稳压二极管 3.5.2 变容二极管 3.5.3 肖特基二极管 3.5.4 光电子器件 光电二极管 发光二极管 3.激光二极管,学习方法及重点 符号 、工作段 使用方法,1.稳压特性,稳压原理：反向击穿时，电流在很大范围内变化时，只引起很小的电压变化。,正向部分与普通二极管相同,当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿。,3.5.1 稳压二极管,rZ =VZ /IZ,(1) 稳定电压VZ,(2) 动态电阻rZ,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。,rZ =VZ /IZ,(3)最大耗散功率 PZM,(4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin,(5)稳定电压温度系数VZ 表温度变化1稳压值的变 化量,2.特性参数,3.5.1 稳压二极管,稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。 电阻的作用：1）限流作用；2）当输入电压或负载电流变化时，通过电阻上压降的变化，取出误差信号，起到稳压作用。,应用举例,稳压电路,3.5.1 稳压二极管,3.5.2 变容二极管,（a）符号 （b）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度）,结电容随反向电压的增加而减少,2CB11：反向工作电压30V，总电容912pF 应 用：高频技术中，如电子调谐器,3.5.3 肖特基二极管(SBD),（a）符号 （b）正向V-I特性,与普通二极管比较,1. 电容效应小, 适用于高频或开关状态; 2. 正向压降低, 低于普通管 0.2V,3.5.4 光电子器件,1. 光电二极管(光敏二极管):受光器件,（a）符号 （b）电路模型 （c）特性曲线,PN结反向偏置下工作,反向电流与光照度成正比; 2DU1A: 光电流大于80uA, 暗电流(无光时)小于0.1A,应用：自动售粮机等,3.5.4 光电子器件,2. 发光二极管 (Light Emitting Diode简称LED),符号,特点: 工作时外加正向电压; 正向导通压降12V; 光的颜色取决于半导体的材料,光的强度与电流成正比,应用: * 2EF31A, 极限工作电流30mA, 红光 * 闪烁发光二极管(BTS): 频率低,节日彩灯,胸花报警等,二极管应用,a,b,c,d,f,g,+5V,共阳极电路,共阴极电路,控制端为高电平 对应二极管发光,控制端为低电平 对应二极管发光,e,光电传输系统,发光二极管光电二极管型 光电耦合器 GD211,光电传输系统,隔离放大： 应用于高共模环境下的小信号测量，输入/输出和电源电路之间没有直接的电路耦合。,旋转编码器的A相输出经过高速光耦TLP521隔 离后，直接接到TMS320LF2407的QEP1引脚,3.5.4 光电子器件,3. 激光二极管,（a）物理结构 （b）符号,激光二极管发射的是红外线,应用举例,检测明暗变化，转换成强度不同的电流信号，通过比较器，转换成TTL电平给单片机。黑线，单片机读入1。,今 日 作 业,P97 3.4.5(A) (D) 3.4.7,
