二极管及基本电路3
模拟电子技术第三章3.6 典型习题
第三章半导体二极管及其基本电路一、写出图T1所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝0.7V。
图T1解：U O1≈1.3V，U O2＝0，U O3≈－1.3V，U O4≈2V，U O5≈1.3V，U O6≈－2V。
二、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Z m i n＝5mA。
求图T2所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
图T2解：U O1＝6V，U O2＝5V。
三、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？解：不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。
四、电路如图T3所示，已知u i＝10sinωt(v)，试画出u i与u O的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
图T3 解图T3 解：u i 和u o 的波形如解图T3所示。
五、 电路如图T4所示，已知u i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压U D ＝0.7V 。
试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。
图T4 解图T4 解：波形如解图T4所示。
六、 电路如图T5（a ）所示，其输入电压u I 1和u I 2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压U D ＝0.7V 。
试画出输出电压u O 的波形，并标出幅值。
图T5解：uO 的波形如解图T5所示。
解图T5七、 电路如图T6所示，二极管导通电压U D ＝0.7V ，常温下U T ≈26mV ，电容C 对交流信号可视为短路；u i 为正弦波，有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？解：二极管的直流电流 I D ＝（V －U D ）/R ＝2.6mA 其动态电阻 r D ≈U T /I D ＝10Ω 故动态电流有效值 I d ＝U i /r D ≈1mA图T6八、现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。
试问：（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。
PN结的形成及特性
P
N
6
第 3章 二极管及其基本电路
(2) 在浓度差的作用下，空穴从 P区向N区扩散。
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ + + +++
漂移运动
空间电荷区， 也称耗尽层。
P 型半导体
内电场E N 型半导体
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ + + +++
第 3章 二极管及其基本电路
3.2 PN结的形成及特性
P是指的P型半导体，N指的是N型半导体，当一块纯净的半 导体一半掺杂为N型，一半掺杂为P型，那么在两个区域之间 就形成了一个PN结（结是指的N型半导体和P型半导体的交接 的介面上），首先看一下PN结是怎么形成的？
二极管原理及其基本电路
二极管原理及其基本电路二极管是一种最简单的半导体器件，它具有非常重要的功能和应用。
本文将介绍二极管的原理以及其基本电路。
一、二极管的原理二极管是由一种带有p型半导体和n型半导体的材料组成的。
在p-n 结的区域内，因为半导体的材料特性，会形成一个电势垒。
当外加电压的极性与电势垒形成的方向相反时，电势垒将变得更大，称为反向偏置；当外加电压的极性与电势垒形成的方向一致时，电势垒将变得更小，称为正向偏置。
在二极管的工作中，主要有以下几个重要的特性。
1.正向电压特性：当二极管处于正向偏置状态时，在两端加上正向电压时，电势垒逐渐缩小，直到消失。
在这个过程中，二极管的导电性变得很好。
正向电压越大，二极管导通越好。
2.反向电压特性：当二极管处于反向偏置状态时，在两端加上反向电压时，电势垒逐渐增加。
当反向电压超过反向击穿电压时，二极管就会发生击穿，电流急剧增大，此时二极管就会损坏。
3.导通和截止特性：当二极管处于正向偏置状态时，正向电压不超过一定限制时，二极管会导通。
当正向电压超过这个限制时，二极管截止，不导通。
而当二极管处于反向偏置状态时，无论外加电压的大小，其表现都是开路状态，不导通。
二、二极管的基本电路二极管广泛地应用于各种电路中，下面介绍几个常见的二极管基本电路。
1.正向电压特性测试电路：这是一个测试二极管正向电压特性的电路。
它由一个电压源、一个限流电阻和一个二极管组成。
通过改变电压源的电压，可以测量二极管在不同电压下的电流。
当电压逐渐增加时，电流也逐渐增加，直到达到二极管的最大电流。
2.整流电路：整流电路主要用于将交流电转换为直流电。
它由一个二极管和负载组成。
当二极管处于正向偏置状态时，它允许正向电流通过，从而将正半周期的交流信号变为直流信号。
而当二极管处于反向偏置状态时，它阻止反向电流通过。
3.限流电路：限流电路主要用于限制电流的大小。
它由一个电压源、一个电阻和一个二极管组成。
二极管起到了稳压和限流的作用。
二极管及其基本电路
6
杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质，就会使半导体的导 电性能发生显著的改变。 因掺入杂质的性质不同，杂质半导体可分为空穴(P) 型半导体和电子(N)型半导体两大类。
7
P型半导体
在硅或锗的晶体内渗入少量三价元素杂质，如硼(或 铟)等，因硼原子只有三个价电子，它与周围硅原于 组成共价键时，缺少一个电子，在晶体中便产生一个 空位。 当相邻共价键上的电子受到热振动或在其他激发获得 能量时，有可能填补这个空位，使硼原子成为不能移 动的负离子；而原来硅原子的共价键，则因缺少一个 电子，形成了空穴。 因为硼原子在硅晶体中能接受电子，故称硼为受主杂 质或P型杂质，受主杂质除硼外, 尚有铟和铝。加入砷 化镓的受主原子包括元素周期表中的II族元素(作为镓 原子的受主)或IV族元素(作为砷原子的受主)。
12
PN结的形成
P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就 出现了电子和空穴的浓度差别，N型区内电子多而空 穴少，P型区内则相反，空穴多而电子少。 电子和空穴都要从浓度高的地方向着浓度低的地方扩 散。电子要从N型区向P型区扩散，空穴要从P型区向 N型区扩散。 电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P区和 N区中原来保持的电中性被破坏了。
N型半导体的共价键结构
在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。 若每个受主杂质都能产生一个空穴，或者每个施主杂 质都能产生一个自由电子，则尽管杂质含量很微，但 它们对半导体的导电能力却有很大的影响。
二极管及其基本电路
vD
nV T
指数 关系
D
当加反向电压时： v
vD<0，当|vD|>>|V T |时 e 则 iD IS
常数
nV T
1
4、PN结的反向击穿
二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过 PN结的电流很小，但电压超过某一数值(反向击穿电压)时， 反向电流急剧增加，这种现象就称为PN结的反向击穿。
+4 +4 +4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
自 由 电 子 空 穴 对
P型半导体的示意方法
空穴 受 主 离 子
－ － －
－ － －
－ － －
－ －
－
2.N型半导体
在硅（或锗）的晶体中掺入少量的五价元素杂质。(磷、锑)
硅原子
多余电子
+4
+4
+4
磷原子多余的电子易受 热激发而成为自由电子， 使磷原子成为不能移动的 正离子。 磷→施主杂质、N型杂质
正偏时，结电容较大，CJ≈CD 反偏时，结电容较小，CJ≈CB
§1.2 二极管
1.2.1 二极管的结构
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
（Anode）
1、二极管的电路符号：
2、分类
（Kathode）
按结构分：点接触型，面接触型，平面型。
按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，„„。 按材料分：硅二极管，锗二极管。
（3）PN结的V--I 特性及表达式
i D I S (e
vD
nV T
1)
vD ：PN结两端的外加电压
2二极管及其基本电路
• 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中 载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压 增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价 键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生 的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产 生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载 流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急 剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞 电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplication )
门坎电压Vth（在正向电压的起始部分，由于正向电压较小， 外电场还不足以克服PN结的内电场，因而这时的正向电 压几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好像有一个门坎） 硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V 当正向电压大于Vth时，内电场大为削弱，电流因而迅速增 长，二极管正向导通。硅管的正向导通压降约为0.7V，锗 管约为0.2V
（1）杂质半导体就整体来说还是呈电中性的。
（2）杂质半导体中的少数载流子虽然浓度不高，但对温度、 光照十分敏感。
（3）杂质半导体中的少数载流子浓度比相同温度下的本征 半导体中载流子浓度小得多。
§3.2 PN结的形成及特性
漂移电流与扩散电流
1、漂移电流 载流子在电场作用下有规则的运动-------漂移运动 形成的电流-------漂移电流
+4
+4
空穴运动的实质是共有电 子依次填补空位的运动。
+4
+4
二、本征半导体
2、本征半导体的导电机理 （3）结论
①电子和空穴总是成对出现的------本征激发。 电子和空穴也可以复合而消失。
②本征半导体在外电场的作用下，形成两种电流------空穴电 流和电子电流，外电路的总电流等于两种电流的代数和。 ③电子--空穴对的数目对温度、光照十分敏感。 ④本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
24二极管基本电路
采用理想模型
t
2.7V 0
10V
t
uo
采用恒压降模型
2.3.5二极管基本应用电路及分析方法
【例2.3】二极管限幅电路如图所示，求输出电压UAO。
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0.7V，所以，AO的电压值为-6.7V。
(1) 若 ui为4V的直流信号，分别采用理想模型、恒压降模型计算电流I和输出
电压uo
R
解：理想模型
+
I+
ui
uO
-
U RE F
-
恒压降模型
（2）如果ui为幅度±4V的交流三角波，波形如图（b）所示，分别采用理想 二极管模型和恒压降模型分析电路并画出相应的输出电压波形。
R
ui
+
I+
4V
2V
ui
uO
4.小信号模型
过Q点的切线可以等效成一
个微变电阻
即
rd
uD iD
根据 iD IS (euD /UT 1)
得Q点处的微变电导
（a）V-I特性 （b）电路模型
gd
diD duD
Q
IS vD /VT e Q
UT
iD UT
Q
ID UT
则
rd
1 gd
UT ID
常温下（T=300K）
uo
E
－
－
(a )上限 幅
＋
＋
VD
R
ui
6电第03章二极管及其基本电路(康华光) (2)共49页文档
－ －－ － － － + + + + + +
I
外电场
R
内电场
E
当内外电场相互抵消时,PN相当于短接:正向电流I≈E/（R1-11）
2、PN 结反向偏置(加反向电压) ——P区加负、N 区加正电压。
PN结变厚
内电场被加强，扩散受抑 制。漂移加强，形成较小
－ － － － － － + + + 的现+反高向电+ 漂阻+移，电PN流结≈0截。止呈。
极管反向击穿电压VBR的一半或三分之二。二极管击穿 后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电
流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响， 温度越高IRM越大。硅管的反向电流较小( nA级)，锗管 的反向电流较大(A级)，为硅管的几十到几百倍。
（1-14）
其中iD、
vD
的关系为：
iD
vD
IS(e VT
1)
vD ——PN结两端的电压降 iD——流过PN结的电流 IS ——为反向饱和电流
VT =kT/q ——称为温度的电压当量
其中k为玻耳兹曼常数：1.38×10－23 J/K q 为电子电荷量1.6×10－9 C T 为热力学温度,单位为K 对于常温(相当T=300 K)时：则有VT=0.026V
二极管相同。
IZmax
稳压管反向击穿时,
只要IZ＜IZmax
,
就不会永久击穿。 （1-41）
3、实际稳压管工作原理
I
(1)当稳压管正向偏置时
E
E ＜ 0.5V时：
I ＝0，处在死区。稳压管尚未导通。
第三章+二极管及其基本电路例题
二极管基本电路及其分析方法三、模型分析法应用举例：例1：如图示R=1K Ω（1）用理想、恒压降、折线模型求V 0及I D 。
（V TH =0.5V ，r D =20Ω）。
（2）若V DD =(10±1)V ，室温下，用小信号模型求V 0的变化范围。
解：（1）理想模型，二极管理想二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法（2）小信号模型：VV DD 1±=∆看作变化量，小信号。
动态电阻由恒压降中的电流求。
（Q 点处）mAI D6.8=mVV r R r V mA mV I V r DD ddD T d 62236.8260±=∆×+=∆Ω===mVV V 6(4.10±=直流量）（二极管可构成低压稳压电路，效果很好）。
二极管基本电路及其分析方法例2：限幅电路：如图二极管理想，对应输入画出输出电压的波形。
二极管理想：VV D D V V V D D V V V V V D D V V i i i i 1010,12101212021021021−=−<=<<−=>通；止，时，止；时，止；通，时，当稳压管的波形：例1：对应Vi作出V稳压管例题2：并联式稳压电路：分析稳压原理，确定R的值。
R限流电阻，Vi直流输入电压有波动（直流电源经整流滤波的输出）变化时，会引起输出电压的不稳。
稳压的原理：当Vi或RL稳压管限流电阻R 的确定：若：Vi 波动在Vimin ——Vimax ；D Z 工作电流：I Z min ——I Z max 负载电流I L ：I L min ——I L max 。
u 当上电流达到最大。
，则时，若Z L L i i D I I V V min max ==有：minmax max maxmin Im L Z Zi Z L Zax I I V V R I I RV V +−><−−u 当上电流达到最小。
二极管及其基本电路
杂质半导体
杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入某
些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼单 晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的自 由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
所以，AO的电压值为-6V。
开关电路
1.在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或 断开电路。
2.在分析这种电路时，即判断电路中二极管处于导 通状态还是截止状态，应掌握一条基本原则：
可以先将二极管断开，确定零电位点，然后观察（或 经过计算）阳、阴两极间是正向电压还是反向电压， 若是前者则二极管导通，否则二极管截止。
三价元素掺杂——P 型半导体 五价元素掺杂——N 型半导体
本节中的有关概念
• 半导体材料－本征半导体结构－半导体掺杂 • 半导体的导电机制－自由电子、空穴 • 掺杂半导体－N型半导体、P型半导体 • 多数载流子（多子）、少数载流子（少子）
小结
• P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主 杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。
v
击穿
iIS(eV T1) (常温 V T下 2m 6 V电) 压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
3.3.3 二极管的主要参数
• 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通过
3.2.3 PN结的单向导电性
• 外加电压才显示出来 • 外加正向电压： P 区接电源正极，或使 P 区的
PN结的形成和特性
二极管正向连接
二极管反向连接
21
第 3章 二极管及其基本电路
仿真P
此时发光二极管发光，说明PN结导电。
若P区的电位高于N区，电流从P区流到N区，PN结呈低 阻性，所以电流大； PN结正向偏置—— 当外加直流电压使PN结P型半导体的一 端的电位高于N型半导体一端的电位时（也就是允许电流流 过PN结的条件），称PN结正向偏置，简称正偏。
P型半导体和N型半导体一结合，在交界面上形成了 稳定的电层，我们利用PN结的这个特性了解它是如何 具备单向导电性 .
还要利用这个特性设计制造二极管和三极管。
19
第 3章 二极管及其基本电路
小结 1.空间电荷区中没有载流子。只剩下正负离子.
2.空间电荷区由于存在内电场，内电场阻碍P区
中的空穴(多子)运动.由于多子很多我们称作扩 散运动。促进了少子的漂移运动.，
- - - - - -+ + + +
P
N
当扩散与漂移作用平衡时
a. 流过PN结的净电流为零
b. PN结的厚度一定（约几个微米）
c. 接触电位一定（约零点几伏）
++ ++ ++ ++ ++ ++
17
第 3章 二极管及其基本电路
PN结形成过程动画演示
18
第 3章 二极管及其基本电路
扩散使PN结变宽，使它的内电场变强，而漂移的作 用又使空间电荷区变薄，最终PN结稳定在一定的宽度.
一讲：二极管及其基本电路
导言 我们为什么要学习模拟电子技术在自然界以及人类活动中，存在着各种各样的信息。
承载着这些信息的载体，就叫做信号。
现实生活中，我们会遇到种类繁多的信号，比如声信号、光信号、温度信号等等，这些时间连续、幅值连续的信号叫做模拟信号，也就是数学当中的连续函数。
在对这些信号进行处理时，为了方便研究，需要将它们转换成电信号。
将各种非电信号转换为电信号的器件或装置叫做传感器，在电路中常将它描述为信号源。
然而，传感器输出的电信号通常是很微弱的，如细胞电生理实验中所检测到的电流仅有皮安（pA ，A 1210-）量级。
对于这些过于微弱的信号，一般情况下既无法直接显示，也很难作进一步处理。
因此，需要将这些信号输入到放大电路中进行放大处理。
如何利用各种元件设计出合理的放大电路，对信号源进行有效的、减少失真的处理，是这门课程的主要内容。
可以说，“放大”一词，就是这门课的核心。
课时一：二极管及其基本电路一、PN 结1. 形成通过一定的工艺，在同一块半导体的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷区，又称势垒区或耗尽层，即为PN 结的形成。
2. 单向导电性PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，呈现低电阻，称为正向导通；PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，呈现高电阻，称为反向截止。
3. 电容效应PN 结的电容效应包括扩散电容D C 和势垒电容B C 。
4. 反向击穿特性PN 结的反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种现象。
二、半导体二极管半导体二极管就是一个封装的PN 结。
1. 二极管的伏安特性1) 伏安特性表达式二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为)1(-=T D V v S D e I i在室温下（K T 300=时），mV V T 26=。
[例1.1]在室温下，若二极管的反向饱和电流为nA 1，求它的正向电流为mA 5.0时应加多大的电压。
2) 伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线如下图所示。
chapter3二极管2
ui 18V 8V
t
中原工学院信息商务学院
3. 限幅电路 它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部 分，常用来对各种信号进行处理。 例：R=1kΩ，VREF=3V。 （1）vi=0V、4V、6V时相 应的输出电压vo；
（2）vi=6sinωt V时，绘出 相应的输出电压vo的波形。
解：由于输入电压不高，选用折线模型来分析电路，其等效电 路如下图，其中Vth=0.5V，rD=200Ω。
rD 0 .7 V 0 .5 V 1 mA 200
+
vD Vth
折线模型
-
rD
中原工学院信息商务学院
4. 小信号模型
vs
0
R VDD + vS
-
当Vs=0时，电路中只有直流 分量，二极管两端电压和流 过二极管的电流就是图中的 Q点的值。电路处于直流工 作状态，也称静态，Q点也 称为静态工作点。
中原工学院信息商务学院
例： 已知： u i 18 sin t V 二极管是理想的，试画出 uo 波形。 解：把二极管断开，则
R + ui D 8V + uo
–
–
参考点
二极管阳极电位为ui，阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通 uo = 8V ui < 8V，二极管截止 uo = ui
恒压降模型
+
0 . 931 mA
vD Vth rD
折线模型
V D V th I D r D 0 . 69 V
中原工学院信息商务学院
同理：（2）V=1V a. 理想模型
VD 0 V
ID I V R 0 . 1 mA
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二极管几种模型的比较(硅二极管,常温下）
类别
理想模型 恒压降模型 折线模型
V-I特性
代表符号
适用条件 精确程度
备注
VD 0V VD 0.7V
Vth 0.5V
rD 200
iD
vD vD vD VD
VDD VD I D 1mA I D 1mA
粗略 合理 近似 很好
稳压管应用举例
例 稳压二极管的稳定电压UZ = 5V，正向压降忽略不计。当 输入电压Ui 分别为 直流10 V、3 V、-5V时，求输出电压UO； 若 ui = 10sin ωtV，试画出 uo 的波形。
解： Ui = 10V： Ui = 3V： Ui = -5V： DZ 工作在反向击穿区，稳压，UO = UZ = 5V DZ 反向截止，UO = Ui = 3V DZ 工作在正向导通状态，UO = 0V
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
[VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型VD=0.7V，vs
0.1sin tV ]
解：
输出的交流电压分量振幅
直流通路、交流通路、静态、动态 R 5k V0m Vsm 0.1 0.0994 V 等概念，在放大电路的分析中非常重要。 end Rr 5k 0.03k
R
R
R
-5V
DZ
+ uo –
10V
DZ
+ uo –
+ ui –
DZ
+ uo –
稳压管应用举例
ui 10V
5V ui = 10sinωtV：
t
ui正半周，当ui > UZ，DZ 反向击穿，uO = 5V 当ui < UZ，DZ 反向截止，uO = ui
ui负半周，DZ 正向导通，uO = 0V
R DZ + uo –
iD iD
Vth rD
符号规定
阅读以下规定，并参照图示曲线、表达式填写表格 ①大写字母、大写下标，表示直流量。 如： I B
②小写字母、小写下标，表示交流分量。如：ib
③小写字母、大写下标，表示直流量加交流分量。如： iB ④大写字母、小写下标，表示交流分量有效值。 如：I b
iB(m A)
5
3 sin 100t
R
选2CW107，或1N4739稳 压管即可
VIm ax
汽车 电源
I Z max DZ VI
汽车用 uo 收音机
VL
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
收音机音量最大时，电流值为：
0.5W PL max I L max 9V VL
56 mA
限流电阻R最大（在输入电压最小，收音机最响时）为 (保证流过稳压管的电流达到稳压管稳压需要的最小值)
【小数据】 常温下（T=300K，VT =26mV）
I D 2mA , rd 13
（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
讨论：
①小信号模型中的微变电阻大小与静态工作点Q位置有关 ②该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且电源电压远大于二极管压降
（a）V-I特性
②不加电阻R可以稳压吗？
不可以
③R太大或太小对稳压电路有何影响？
R太大 R太小
I Z I Z min
I Z I Z max
+
R
IO IZ DZ
+
IR
VI
稳压电路将不能工作
-
VO
-
RL
3.5.4
光电子器件
1. 光电二极管
（a）符号
（b）电路模型
（c）特性曲线
3.5.4
光电子器件
2. 发光二极管
PR max
2 ( V V ) Im ax Z R
(13.6V 9V ) 2 47
450 mW
选1W,47 电阻即可
R
VIm ax
汽车 电源
VI
DZ
汽车用 uo 收音机
VL
自我检验题
①稳压管稳压时，流过稳压管的电流强度应大于等于 于 I Z max 。
I Z min 而小于等
[VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型VD=0.7V，vs
0.1sin tV ]
解：
输出的直流电压分量 流过二极管的直流电流
V0 VDD VD 5V 0.7V 4.3V
VDD VD 4.3V ID 0.86 mA R 5K
ID 0.86m A
直流通路、交流通路、静态、动态 26m V 26m V 等概念，在放大电路的分析中非常重要。 rd 30 此工作点处二极管的交流等效电阻 end
IB iB ib Ib
频率
( m A) ( m A) ( m A) ( m A)
5
5 3 sin 100t 3 sin 100t
3 2
o
t (s)
f (H )
Z
50
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
（4）小信号模型
①
vs 0 时,
vs Vm sin t
②当
1 1 iD vD VDD R R 1 1 iD vD (VDD Vm sin t ) R R
(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。 (2) 动态电阻rZ (3)最大耗散功率 PZM (4)最大稳定工作电流 IZmax
rZ =VZ /IZ
和最小稳定工作电流 IZmin
(5)稳定电压温度系数VZ
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
3. 稳压电路
正常稳压时 VO =VZ
d
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
[VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型VD=0.7V，vs
0.1sin tV ]
直流分量、交流分量叠加合并后得到：
end
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
小信号工作情况分析总结：
①分析电路的静态工作情况(求出静态工作点Q)； ②根据Q点算出微变电阻rd ③根据小信号交流电路模型，求出小信号作用下电路的交流电压、电流；
VZ 9V
R
汽车 电源
VI
DZ
汽车用 uo 收音机
VL
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
稳压管的最大电流(在输入电压最大，收音机关机时)为：
I Z max
VIm ax VZ 13.6V 9V I L min 0 98mA R 47
稳压管的最大耗散功率为：
PZ max I Z maxVZ 98mA 9V 882 mW
R DZ
返 回
R + uo –
上一节
+ ui
DZ
上一页
+ uo
15
–
下一节
–
下一页
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
例3.5.2已知汽车收音机的直流电源为9V,音量最大时需供给 的功率为0.5W。汽车上的供电电源在12~13.6V之间波动。 要求选合适的稳压管和合适的限流电阻
解： 收音机的直流电源为9V 稳压管的稳定电压为：
静态
动态
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
③小信号模型中的微变电阻（交流电阻）
rd
diD 微变电导 g d dvD gd
微变电导
Q
IS vD / VT iD e VT VT
则
VT 1 rd ID gd
vD iD
diD dv D
ID Q VT
iD IS (evD / VT 1)
（b）电路模型
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
例3.4.6图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的
VD=0.7V， vs 0.1sin tV 。（1）求输出电压 vo 的交流量和
总量；（2）绘出
vo
的波形。
D + vs v
DD
iD + R vo -
+ v
D
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
符号
光电传输系统
作业
3.43 3.4.4 3.4.10 3.5.3
Rmax
VIm in VZ 12V 9V 49 5mA 56 mA I Z min I L max
Rmax
取
R 47
VIm in
汽车 电源
I L max
汽车用 uo 收音机
I Z min
VI
DZ
VL
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
在输入电压最大时， 电阻的最大耗散功率为：
④最后与静态值叠加，得出完整值
rd + vs + vd R id + vo + v
D
D -
ID + R Vo + +
D v
D
iD + R vo -
＋
v
DD
＝ vs v
DD
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
1.符号及稳压特性
利用二极管反向击穿特性实现稳压。
3.5.1 齐纳二极管（稳压管）
2. 稳压二极管主要参数