模拟电子技术 第1章半导体二极管 1.3二极管的分析方法 1.3.1理想二极管及二极管特性的折线近似 一、理想二极管 特性 ip 符号及 等效模型 -up 正偏导通，uD=0;反偏截止， n=0 U(BR) 二、二极管的恒压降模型 D -up up=Up(0.2V(Ge) 0.7V(Si) UDom D(on) 三、二极管的拼线近似模型 斜率1/r △U up ID= △I D(on) Up(on)
1.3 二极管的分析方法 1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似 一、理想二极管 特性 uD iD 符号及 等效模型 S S 正偏导通，uD= 0 ; 反偏截止， iD= 0 U(BR)= 二、二极管的恒压降模型 uD iD UD(on) uD = UD(on) 0.7 V (Si) 0.2 V (Ge) UD(on) 三、二极管的折线近似模型 uD iD UD(on) U I I U r D = 斜率1/ rD rD UD(on) 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章半导体二极管 例1.3.1硅二极管，R=2k2,分别用二极管理想模型和恒压降 模型求出Vop=2V和VoD=10V时Io和Uo的值。 D(on Io [解Von=2V 理想 Uo=VDD=2V Io=VDD/R=2/2 =1(mA) 恒压降Uo=VbD-UDom=2-0.7=1.3() 1Lo=Uo/R=1.3/2=0.65(mA) 'n=10V 结论： 理想1o=yDw/R=10/2=5(mA) Vo加大采用理想模型 恒压降Uo=10-0.7=9.3(V) n小用恒压降模型 10=9.3/2=4.65(mA)
UD(on) 例1.3.1 硅二极管，R = 2k，分别用二极管理想模型和恒压降 模型求出VDD = 2V 和 VDD = 10V 时 IO 和 UO VDD IO R UO VDD IO R UO VDD IO R UO [解] VDD = 2V 理想 IO = VDD UO = VDD = 2V / R = 2 / 2 = 1 (mA) 恒压降 UO = VDD – UD(on) = 2 − 0.7 = 1.3 (V) IO = UO / R = 1.3 / 2 = 0.65 (mA) VDD= 10V 理想 IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) 恒压降 UO = 10 − 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA) 结论： VDD 大采用理想模型 VDD 小用恒压降模型 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章 半导体二极管 例1.3.2试求电路中电流I1、12、1o和输出电压Uo的值。 Io 解：假设二极管断开 RR Up=15V 3 15V+ 123k/G UN= ×12=9() 1+3 Vp>U二极管导通 等效为0.7V的恒压源 Uo=VD1-UDom=15-0.7=14.3(V) 1o=0o/R=14.3/3=4.8(mA) 2=(U0-Vb2)/R=(14.3-12)/1=2.3(mA) I1=L0+12=4.8+2.3=7.1(mA)
例1.3.2 试求电路中电流 I1、I2、IO和输出电压UO的值。 解：假设二极管断开 UP = 15V 12 9 (V) 1 3 3 N = + U = UP > UN 二极管导通 等效为0.7 V 的恒压源 UO= VDD1 − UD(on)= 15 − 0.7 = 14.3 (V) IO= UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA) I2 = (UO − VDD2) / R = (14.3 − 12) / 1 = 2.3 (mA) I1= IO + I2= 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA) VDD1 VDD2 UO RL R 1k 3k I I1 O I2 15V 12V P N 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章半导体二极管 例1.3.3二极管构成“门”电路，设V1、V,均为理想 二极管，当输入电压UA、U为低电压OV和高电压 5V的不同组合时，求输出电压Uo的值。 输入电压 理想二极管 输出 A 电压 正偏 正偏 OV 导通 导通 0 5V 正偏 反偏 导通 截止 反偏 正偏 5V 导通 5V 正偏 导通 导通
例1.3.3 二极管构成“门”电路，设V1、V2均为理想 二极管，当输入电压UA、UB为低电压0V和高电压 5V的不同组合时，求输出电压UO的值。 UA UB UO R 3k 12V VDD V1 B V2 A Y 输入电压 理想二极管 输出 UA UB V1 V2 电压 0V 0V 正偏 导通 正偏 导通 0V 0V 5V 正偏 导通 反偏 截止 0V 5V 0V 反偏 截止 正偏 导通 0V 5V 5V 正偏 导通 正偏 导通 5V 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章半导体二极管 例1.3.4画出硅二极管构成的桥式整流电路在 w,=15 sinot(V)作用下输出wo的波形。（按理想模型 ↑w/V 种 切换到EWB环境 观察桥式整流波形
例1.3.4 画出硅二极管构成的桥式整流电路在 ui =15 sint (V)作用下输出 uO的波形。 (按理想模型) RL V1 V2 V3 V4 ui B A uO O t uO/ V 15 O t ui / V 15 ui B A uO S1 S2 S3 S4 ui B A uO S1 S2 S3 S4 切换到EWB环境 观察桥式整流波形 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章半导体二极管 例1.3.5u,=2 sin ot(V),分析二极管的限幅作用。 ,较小，宜采用恒压降模型 V本V,平 uo u<0.7V V1、V均截止 uo=u u≥0.7V /V V2导通V1截止4o=0.7V u<-0.7V V,导通V,截止uo=-0.7V 思考题： V1、V2支路各串联恒压源， 输出波形如何？（切至EWB)
例1.3.5 ui = 2 sin t (V), 分析二极管的限幅作用。 ui 较小，宜采用恒压降模型 V1 V2 ui uO R ui < 0.7V V1、V2均截止 uO ＝ ui uO ＝ 0.7V ui 0.7V V2导通V１截止 ui < − 0.7V V1导通V2截止 uO ＝− 0.7V 思考题: V1、V2支路各串联恒压源， O t 输出波形如何？（切至EWB） uO/ V 0.7 O t ui / V 2 − 0.7 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章 半导体二极管 小结 理想二极管： 正偏导通电压降为零相当开关合上 反偏截止电流为零 相当开关断开 恒压降模型： 正偏电压≥Uom时导通等效为恒压源Upom 否则截止，相当于二极管支路断开
小 结 理想二极管： 正偏导通 电压降为零 相当开关合上 反偏截止 电流为零 相当开关断开 恒压降模型： 正偏电压 UD(on)时导通 等效为恒压源UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开 第1章 半导体二极管
模拟电子技术 第1章半导体二极管 1.3.2图解法和微变等效电路法 一、二极管电路的直流图解分析 100Q o/mA直流负载线 斜率-1/R 1.2V VDD 12 静态工作点 M up=VDD-ipR 1.2 up/V in=f(up) R。 斜率1/RD 也可取Uo=0.7VIo=(ybD-Uo)/R=5(mA) 二极管直流电阻RD Rp= 0-0.715=0.14(k2)=1400 -
1.3.2 图解法和微变等效电路法 一、二极管电路的直流图解分析 VDD uD R uD= VDD − iDR iD = f (uD ) 1.2V 100 iD / mA 12 8 4 0 0.3 0.6 uD / V 0.9 1.2 M N 直流负载线 斜率− 1/R 静态工作点 也可取 UQ = 0.7V IQ= (VDD − UQ) / R = 5 (mA) 二极管直流电阻 RD = = 0.7 / 5 = 0.14 (k) = 140 Q Q D I U R 斜率1/RD iD I Q Q UQ 第1章 半导体二极管
模测电子技术 第1章半导体二极管 二、 交流图解法 电路中含直流和小信号交流电源时，二极管中含交、直流成分 D 斜率1/rD 加A R wt C隔直流通交流 当4：=0时0=0 当u:幅度较小时， 二极管伏安特性在 Uo=0.7V(硅)，0.2V(锗) Q点附近近似为直线 1 VDD-UQ .ip Is(e"oTUr -1) R 设u:=snot 1 ip Io+id se, 10 U Un up Uo +ud ra=Ur/Io=26 mV Io
二、交流图解法 电路中含直流和小信号交流电源时,二极管中含交、直流成分 VDD ui uD R C iD C 隔直流 通交流 当 ui = 0 时 iD = IQ UQ= 0.7V (硅)，0.2V (锗) R V U I DD Q Q − = 设 ui = sint iD / mA uD /V O VDD VDD/ R IQ Q t O ui UQ iD / mA t O D Q d i = I + i uD = UQ + ud id 斜率1/rD Q du di r D D d 1 = ( 1) / D S D = − u UT i I e T U U T U I e U I r S T Q d Q 1 = rd = UT / IQ= 26 mV / IQ 第1章 半导体二极管 当 ui 幅度较小时， 二极管伏安特性在 Q点附近近似为直线
模拟电子技术 第1章 半导体二极管 三、微变等效电路分析法 对于交流信号 R中 +电路可等效为 立uD R ra 例1.3.64=5sint(mV),ybD=4V,R=1k2,求n和uD [解11.静态分析令4：=0，取U0≈0.7V Io=(VDD-Uo)/R=3.3 mA 2.动态分析ra=26/10=26/3.3≈8(2) Iam=Uam/rd=5/8 0.625 (mA),id=0.625 sinor 3.总电压、电流 up =Uo+ud=(0.7+0.005 sinat)V ip =lo+id =(3.3+0.625 sin@t)mA
三、微变等效电路分析法 对于交流信号 电路可等效为 例1.3.6 ui = 5sint (mV)，VDD= 4 V，R = 1 k，求 iD和uD [解] 1. 静态分析 令 ui = 0, 取 UQ 0.7 V IQ= (VDD−UQ) / R = 3.3 mA 2. 动态分析 rd = 26 / IQ = 26 / 3.3 8 () Idm= Udm/ rd= 5 /8 0.625 (mA), id = 0.625 sint 3. 总电压、电流 uD = UQ + ud D Q d i = I + i = (0.7 + 0.005 sint ) V = (3.3 + 0.625 sint ) mA VDD ui uD R C iD ui R ud id rd 第1章 半导体二极管