模拟电子技术基础第三讲 二极管电路的分析

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第2章 半导体二极管及其基本电路 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 半导体的基本知识 PN结 半导体二极管 二极管基本电路及分析方法 特殊二极管

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二极管基本电路及其分析方法( 2.4 二极管基本电路及其分析方法(*) 2.4.1 二极管V- I 特性的建模直流模型(理想模型、恒压降模型、 直流模型(理想模型、恒压降模型、 折线模型、指数模型) 折线模型、指数模型) 交流模型： 交流模型：小信号模型

2.4.2 应用举例

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2.4.1 二极管V- I 特性的建模

一、直流模型

1、直流理想模型 2、直流恒压降模型 3、直流折线模型 4、直流指数模型

模型越来越准确，但是计算越来越复杂

直流模型用在直流电源作用的电路中

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1、 直流理想模型 、正偏时导通，管压降为0V,电流决定于外电路 正偏时导通，管压降为0V, 0V

反偏时截止，电流为0 反偏时截止，电流为0,两端电压决定于外电路

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2 直流恒压降模型 管子导通后,管压降认为是恒定的, 管子导通后,管压降认为是恒定的,典 型值为0.7V 0.7V。 型值为0.7V。

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3、直流折线模型 、 管压降不是恒定的, 管压降不是恒定的,而是随电流 的增加而增加。 的增加而增加。 rD电阻这样来估算：

0.7V 0.5V rD = = 200 1mAVth是二极管的门坎电压

Vth = 0.5V

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4、 直流指数模型

i D = I S (e v D / VT 1)

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二、交流模型(小信号模型) 交流模型( 信号模型)二极管工作在正向特性的某一小范围内时， 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成一个微变电阻。 其正向特性可以等效成一个微变电阻。

小：能够把曲线看成直 线，而误差能够忍受

即 rd =

v D i D

根据 i D = I S ( e v D / VT 1)

得Q点处的微变电导 点处的微变电导

di D gd = dv D则 rd =

Q

I S v D / VT e = VT

Q

ID = VT

1 VT = gd I D

常温下( 常温下(T=300K) )

VT 26(mV ) rd = = I D I D (mA )

注意：二极管的交流模型用在交流小信号电源作用的电路中 交流模型用在交流小信号电源作用的电路中

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2.4.2 应用举例二极管在某个电路中可以这样来使用：1、当作非线性电阻来使用，即所有时间内全部在正向导通区 2、当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止 3、当作开关来使用，即在所有时间内均导通 4、当作开关来使用，即在所有时间内均截止 5、当作小电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在正向导通区 6、当作大电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在反向击穿区

一、用二极管直流模型来分析电路 二、用二极管交流模型来分析电路

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一、用二极管直流模型来分析电路 例1 求电路的ID和VD在两种情况下计算: ,已知R=10K

(1)

VDD =10V (2) VDD =1V

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解:因为只有直流电压源作用， 所以使用直流模型。 (1)VDD=10V 时 ) 1) 二极管使用直流理想模型VDD iD +

首先：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路 然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极管的状态断开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0, 则理想二极管反向截止； 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管

υD

VD = 0 V I D = VDD / R = 1 mA

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2)二极管使用直流恒压降模型 )

首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降 直流恒压降模型代替，得到右侧的电路 直流恒压降iD

VDD

然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管断开， 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极管的状态+

求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0,则理想二极 管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管VD

υD

硅二极管典型值) VD = 0.7 V (硅二极管典型值)

I D = (VDD VD ) / R = 0.93 mA

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3) 二极管使用直流折线模型

VDD

首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线 直流折线模型代替，得到右侧的电路 直流折线 然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管断 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极管的状态开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0, 则理想二极管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管

iD + Vth rD

υD

硅二极管典型值) Vth = 0.5 V(硅二极管典型值) 设 rD = 0.2 k

VD = Vth + I D rD = 0.69 V

VDD Vth ID = = 0.931 mA R + rD

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(2)VDD=1V 时 ) 1) 二极管使用直流理想模型理想模型

VDD iD

首先：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路+

然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极管的状态断开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0, 则理想二极管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管υD

VD = 0 V

I D = VDD / R = 0.1 mA

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2)二极管使用直流恒压降模型 )

首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降 直流恒压降模型代替，得到右侧的电路 直流恒压降iD

VDD

然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管断开， 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极

管的状态+

求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0,则理想二极 管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管VD

υD

硅二极管典型值) VD = 0.7 V (硅二极管典型值)

I D = (VDD VD ) / R = (1 0.7) / 10 K = 0.03 mA

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3) 二极管使用直流折线模型

首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线 直流折线模型代替，得到右侧的电路 直流折线iD

VDD

然后：判断理想二极管的状态(导通或截止)。方法：将理想二极管断 判断理想二极管的状态(导通或截止)。 理想二极管的状态开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0, 则理想二极管反向截止Vth +

υD

在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管rD

硅二极管典型值) Vth = 0.5 V(硅二极管典型值) 设 r = 0.2 k D

VDD Vth 1 0.5 ID = = = 0.049 mA R + rD 10 + 0.2 VD = Vth + I D rD = 0.5 + 0.049 × 0.2 = 0.5098 V

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1) 二极管使用直流理想模型理想模型 VDD=10V 时 VDD=1V 时当电源电压远大于 二极管管压降的情 况下，恒压降模型 就可以取得比较合 理的结果

I D = 1 mA2)二极管使用直流恒压降模型 ) VDD=10V 时 硅二极管典型值) VD = 0.7 V (硅二极管典型值)

VD = 0 V

VD = 0 V

I D = 0.1 mA当电源电压较低时， 就必须使用折线模 型才可以取得比较 合理的结果

VDD=1V 时

硅二极管典型值) VD = 0.7 V (硅二极管典型值)

I D = 0.93 mA3) 二极管使用直流折线模型 VDD=10V 时

I D = 0.03 mA理想模型计算最简 单，但是误差最大

VDD=1V 时

本题目中，二极管当作 开关来使用， 即在所有时间内均导通

I D = 0.931 mAVD = 0.69 V

I D = 0.049 mAVD = 0.5098 V

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5raj.html