模拟电子电路2章2西北工业大学[1]

号uo的波形。
D1
ui1
ui1
uo
t
0
ui2
ui2
D2
t
R
0
uo E
0
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(a)
(b)
t
(4-35)
解：因为ui1和ui2均小于E，所以D1和D2至少有一个导通。 （1）设ui1 < ui2，则D1导通，D2截止，uo = ui1， （2）当ui1 > ui2，则D2导通，D1截止，uo = ui2； （3）当ui1 = ui2时，D1和D2才同时导通，uo = ui1 = ui2。 （4）功能：电路完成低电平选择，当高、低电平分别代表逻辑
(4-41)
二、主要参数
稳压管的最大功率损耗
(2) 最大耗散功率 PZM —取—决于PN结的面积和散热等
条件。反向工作时PN结的功
率损耗为 PZ= UZ IZ，由 PZM
(4) 最大稳定工作电流 和UZ可以决定IZmax。
IZmax 和最小稳定工作 稳压管的最大稳定工作 电流IZmin ————— 电流取决于最大耗散功率，
1和逻辑0时，就实现了逻辑“与”运算。
D1 u i1
u i1
uo
1 100
t
0
u i2 D2 R
u i2
0 110
t
0
uo
E
0 100
模拟电子电路2章2西北工业0 大学[1]
(a)
(b)
t
(4-36)
四、二极管门电路 •二极管“与”门电路
VD1
VA
VB
VD2
VD3
VC
VCC
R
Vo
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
规律增长。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
UD(ON)
(4-10)
(2) 反向特性
当u＜0时，即处于反向特性区域。
反向区也分两个区域：
1、 当UBR＜u＜0时 ，反向电流很小，且 基本不随反向电压的 变化而变化，此时的 反向电流也称反向饱
和电流IS 。
２、当u≥UBR时，反向电
流急剧增加，UBR称为反向
三、折线模型
rD
u iD
du d iD
diD du D
1
dIS
(evD/VT duD
1
1)
IS UT
1
eU /UT
iD UT
1
B0
B
UD(on)
VD(on)
rD
rD
UT iD
26mV () iD
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
u
(4-21)
2.4.2 二极管基本应用电路 一、整流 二、限幅 三、电平选择
2.3 二极管
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.4 2.3.5 2.3.6
晶 晶 二 稳特
二二 极极 管管 的的 结特 构性 类曲 型线
体 二 极
管 的 参 数
体 二 极
管 的 模 型
极 管 的
基 本 应 用
电 路
压殊 二二 极极 管管 及 稳 压 电 路
外特性 分析方法 模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
特殊二极管
(4-1)
2.3 二极管
2.3.1 二极管的结构类型 2.3.2 二极管的特性曲线 2.3.3 二极管的参数
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-2)
2.3.1 晶体二极管的结构类型
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极
管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面
型三大类。
PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。
(4-16)
2.4 二极管基本电路及分析方法
3.4.2 晶体二极管的模型
二极管是一种非线性器件,在大信号工作时，其非 线性表现为单向导电性，而导通后所呈现的非线性往 往是次要的。
在不同条件下，可采用不同的近似方法来等效二 极管。通常采用三种模型：
１、理想模型
２、简化模型
３、折线模型
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-22)
一、整流
1、半波整流
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-23)
2、全波整流
U2a U2a
U2b U2b
U2a U2b
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-24)
2、全波整流
U2
U2
U2
U2
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-25)
(4-32)
•双向限幅电路
R
+ VD1
Vi
+
-
- E1
+ VD2
-
Vo
+ E2 -
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-33)
2.4.2 二极管基本应用电路 一、整流 二、限幅 三、电平选择
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-34)
三、电平选择电路
图 (a) 给出了一个二极管电平选择电路，其中二极管D1 和D2为理想二极管，输入信号ui1和ui2的幅度均小于电源电压 E，波形如图 (b) 所示。分析电路的工作原理，并作出输出信
(4-37)
2 二极管门电路 •二极管“或”门电路
VD1
VA
VB
VD2
VD3
VC
Vo
R
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-38)
2.5 特殊二极管 9
2.5.1 稳压二极管及基本应用电路
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管。
伏安特性曲线与二极管的伏安特性曲线完全一样。
(a)符号
(b)
(c)
０＜Ｅ＜Um, 则限幅电平为＋Ｅ。uｉ＜Ｅ, 二极管截 止, uo＝uｉ；uｉ＞Ｅ, 二极管导通, uo＝Ｅ。波形图如图 (ｂ)
所示。
－Um＜Ｅ＜０, 则限幅电平为-E, 波形图如图 (ｃ)所示。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-29)
Ｅ＝０V
０＜Ｅ＜Vm
－Vm＜Ｅ＜０
ui Um
O
－Um
uo
即PZmax =UZIZmax 。而Izmin对
应UZmin。 若IZ＜IZmin则不能
稳压。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-42)
二、主要参数
(5)稳定电压温度系数——VZ
• 温度的变化将使VZ改变，在稳压管中当 VZ ＞5.7 V时，VZ具有正温度系数，反向击穿 是雪崩击穿。 • 当VZ＜5 .7V时，VZ具有负温度系数， 反向击穿是齐纳击穿。 • 当5 V＜VZ ＜7 V时，稳压管可以获得 接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作 为标准稳压管使用。
(4-17)
2.4.1 晶体二极管的模型
一、理想模型 理想二极管：
正向：UD(on)=0 反向： IR=0
i u
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-18)
i
2.4.1 晶体二极管的模型
二、恒压UD(on)=
0
.
3V
Ge
反向： IR=0
B0
B
UD(on)
(1) 点接触型二极管—
二极管的模结拟构电子示电路意2章图2西北工业大学[(1]a)点接触型
(4-3)
(2) 面接触型二极管—
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
(b)面接触型
往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。
(3) 平面型二极管—
(c)平面型
模拟电子电路2章2西北工业二大学极[1管] 的结构示意图
变的限幅称为下限幅。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-27)
二、限幅
R
＋
＋
VD
ui
E
uo
－
－
并联二极管上限幅电路
改变Ｅ值就可改变限幅电平。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-28)
Ｅ＝０V, 限幅电平为０V。uｉ＞０时二极管导通,
uo＝０V； ui＜０V, 二极管截止, uo＝uｉ。波形如图(a)所 示。
u
UD(on)
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-19)
i
2.4.1 晶体二极管的模型
三、折线模型 折线二极管：
B0
B
UD(on)
u
0.7V Si
正向：UD(on)=
0
.
3V
Ge
反向： IR=0
UD(on)
rD
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-20)
i
2.4.1 晶体二极管的模型
(4-44)
三、应用
工作条件： a、反偏；
b、IZ必须在稳定最小电流IZmin和最大电流IZmax 之间，即:
IZmin <IZ < IZmax
+
Vi
-
R
IZ DZ
零温度系数点。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-12)
正向偏置二极管小功率正常工作时，管压降变 化范围很小，硅二极管为：
U D(ON)=0.5 ~ 0.7V
锗二极管为：
U D(ON)=0.１~ 0.３V
硅二极管的反向饱和电流也很小。０.1uA 锗二极管的反向饱和电流较大。 几十uA
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-26)
二. 限幅电路
限
当输入信号电压在一定范围内变化时,
幅
输出电压随输入电压相应变化；
的
概
当输入电压超出该范围时, 输出电
念
压保持不变。
• 将输出电压vo开始不变的电压值称为限幅电平。 • 当输入电压高于限幅电平时, 输出电压保持不
变的限幅称为上限幅。 • 当输入电压低于限幅电平时, 输出电压保持不
击穿电压 。 模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-11)
(3) 反向击穿特性
在反向区，硅、锗二极管的特性有所不同。 • 硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，
反向饱和电流也很小；
• 锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较 圆滑，反向饱和电流较大。
从击穿的机理上看，硅二极管 • 若|UBR|≥7V时,主要是雪崩击穿； • 若|UBR|≤5V时, 则主要是齐纳击穿。 • 当在5V～7V之间两种击穿都有，有可能获得
4、极间电容
5、最高工作 频率fM
(反向恢复时间)
fM与结电容有关，f>fM时，单向导电性便差。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-15)
2.4 二极管基本电路及分析方法
3.4.1 二极管的图解分析
二极管是一种非线性器件
R
V DD R
V DD
(ID,VDD)
V DD
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
O
ui E
t O
uo E
t O
ui
t
O
－E
uo
t
O
－E
(a)
(b)
(c)
二极管并联上限幅电路波形关系
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
t t
(4-30)
•并联下限幅电路
•并联上限幅电路
R
+
+
UD
Ui
E
Uo
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-31)
•串联限幅电路
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-4)
总结
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
阳极引线 二氧化硅保护层
外壳
(a ) 点 接 触 型
N型硅 阴极引线
P型 硅
铝合金小球 N型硅
阳极引线 PN结 金锑合金
底座
(c) 平 面 型
阳极
阴极
阴极引线
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(b ) 面 接 触 型
(d ) 符 号
(4-5)
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-13)
2.3.3晶体二极管的参数
1、 最大整流电流IF
二极管长期连续工 作时，允许通过二 极管的最大整流 电流的平均值。
2、 反向击穿电压UBR
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。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-14)
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。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-43)
三、应用
1、稳压二极管在工作时应反接，并串入一 只电阻。
2、电阻的作用一是起限流作用， （1）保护稳压管 （2）当输入电压或负载电流变化时，
通过该电阻上电压降的变化起到稳压作用。
3、 使用时必须对流过管子的电流加以控
制
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-6)
2.3.2 晶体二极管的伏安特性曲线
正向伏安 特性曲线
反向伏安 特性曲线
二极管的伏安特性曲线
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
晶体二极管 的电路符号
(4-7)
2.3.2 晶体二极管的伏安特性曲线
根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式 表示：
iDIs(euD/UT 1)
式中IS 为反向饱和电流，UD 为二极管两端的 电压降，UT =kT/q 称为温度的电压当量，k为玻 耳兹曼常数，q 为电子电荷量，T 为热力学温度 。对于室温（相当T=300 K），则有UT=26 mV。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-8)
图示
iDIs(euD/UT 1)
二极管的伏安特性曲线
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-9)
(1) 正向特性
当u＞0即处于正向特 性区域。 正向区又分为两段：
1、当0＜u＜UD(ON)时，
正向电流为零，UD(ON) 称
为死区电压或开启电压。
2、当u＞UD(ON)时，开始 出现正向电流，并按指数
（b）伏安特性 模拟电子电路2章2西北工业大(c学)[1应] 用电路
(4-39)
一、稳压作用
电流增量很大的变化，只引起电压增 量很小的变化。
稳压特性
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]
(4-40)
二、主要参数
(1) 稳定电压UZ ——
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。
模拟电子电路2章2西北工业大学[1]