《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第1章

第1章 半导体二极管及其应用

试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。

解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有

（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，

)7.02.22

.28.17.012(A +⨯+-=V

V B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V

（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有

V C ＝12V ，V D ＝0V

二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。

解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通

V O1

（b ）V D2＇＝[－3－（－2

9）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通

V O2

图E1.2

（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。

D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。

二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。

图E1.3

解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。

（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。

（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。

（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。

由此，可画出输入信号v i与输出信号v O1、v O2、v O3的波形，如图E所示。

图E1.3.1v i与v O1、v O2、v O3的波形

二极管电路如图（a）所示，输入信号v i（t）的波形如图（b）所示。

（1）设二极管是理想的，试画出v O（t）的波形。

（2）设二极管用恒压降模型等效（V D(on) ＝），试画出v O（t）的波形。

（3）设二极管用折线模型等效（V D(on) ＝，r D＝20Ω），试画出v O（t）的波形。

图E1.4

解：如图E1.4（a ）所示电路，二极管D 的工作状态取决于电路中直流电源与交流信号v i （t ）的幅值关系。断开电路中连接的二极管，其端口外加电压为，v D ＇＝［v i （t ）－6］V 。

（1） 由二极管的理想模型，有v O （t ）的波形，如图E （b ）所示，其中， 当v i （t ）＜6V 时，二极管反偏截止，v O （t ）＝6V ； 当v i （t ）＞6V 时，二极管正偏导通，

O 66V 3V 22()()

()[][]i i v t v t v t -=+=+

当v i （t ）＝10V 时，v O （t ）＝8V 。

（2） 由二极管的恒压降模型，有v o （t ）的波形，如图E （c ）所示，其中， 当v i （t ）＜6.7V 时，二极管截止，v O （t ）＝6V ；当v i （t ）＞6.7V 时，二极管导通，

V ]65.22)

([V ]627.6)([)(O +=+-=t v t v t v i i

当v i （t ）＝10V 时，v O （t ）＝7.65V 。

（3）由二极管的折线模型，有v O （t ）的波形，如图E （d ）所示，其中，

当v i （t ）＜6.7V 时，二极管截止，v O （t ）＝6V ； 当v i （t ）＞6.7V 时，二极管导通，

O 6710

2006V 281V 2002020021

().()[][().]i i v t v t v t -=⨯+≈+++

当v i （t ）＝10V 时，v O （t ）≈ 。

1.5 二极管电路如图E1.5所示，取二极管正向导 通压降V D(on) ＝，i =102sin mV v t ω，C 对交流的容抗近似为零，试求二极管D 两端的交流电压v d 和流过二极管的交流电流i d 。

解：如图E1.5所示，分别用二极管的恒压降模型和交流微变小信号模型做等效变换，可将非线性的二极管视为线性参件，由叠加定理，有

I D ＝I Q ＝

5

.27

.05- 图E1.4.1 v i （t ）与v O （t ）的波形

图E1.5

d Q 26mV 26

151mA 172

.().r I =

Ω≈Ω≈Ω

dm 102500

[]mA 0.40mA 102500//15.1250015.1

=⨯≈++I

d 0.402sin mA ω≈i t

d d d ·0.4015.12sin t mV 62sin t mV ωω=≈⨯≈v i r

1.6 二极管电路如图E1.6所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，二极管的最大功耗P DM 为10mW ，要求电路在电源电压为5V ≤V DD ≤10V 的范围内变化时，二极管均正向导通，且流过二极管电流的最小值I D(min)＝2mA 。试确定电阻R 1和R 2的取值。（提示：P DM ＝I D(max)·V D(on) ）

解：如图E1.7所示，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有

D(min)1250707

mA=2mA ..()I R R -=- D(max)1210070710

mA=mA 07

..(

).I R R -=-

解得

R 1≈407Ω，R 2≈82Ω

1.7 二极管半波整流电路如图E1.7所示。变压器T r 、熔断器FU 、负载电阻R L ，设计取值合理。试定性地分析，当二极管D ：（1）开路；（2）短路；（3）接反时，电路的工作情况。

分析、解答：如图E1.7所示，

（1）当二极管D 开路时，输出电压为零；

（2）当二极管D 正常工作时，V O V 2；当二极管D 短路时，输出电压为v 2，负载电流约增加一倍多，熔断器熔断，输出电压为零；

（3）当二极管D 反接时，电路可以工作，但输出电压极性相反。

1.8 在图E1.8所示的单相桥式整流电路中，若V 2＝400V ，R L ＝500Ω，试求：

图E1.7

图E1.6