二极管应用举例ppt
二极管的基本应用二极管的大信号模型理想模型a伏安
1.2二极管的基本应用1.2.1二极管的大信号模型一、理想模型（a ）伏安特性曲线 （b ）符号 (c)等效电路模型图1理想二极管模型二、恒压降模型（a ）特性的折线近似（b ）等效电路模型图2二极管恒压降模型例1、硅二极管电路如图3所示，试求电路中电流Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰo 和输出电压U O 的值。
图3解：V DD1>V DD2U O = V DD1-U D(on)=1.5-0.7=14.3VⅠo =mA R U Lo8.4=Ⅰ2 =mA R V UDD o 3.22=-Ⅰ=Ⅰo +Ⅰ2 =7.1mA练习：练习册第1页，第2题。
1.2.2二极管应用电路举例一、二极管门电路例2、二极管门电路如下图4所示，二极管均为理想的，当U A和U B分别为0V和5V时，分析电路的功能。
图4当U A=U B=0V时，U o=0VU A=0V、U B=5V时，U o=0VU A=5V、U B=0V时，U o=0VU A=5V、U B=5V时，U o=5V当U A和U B都为高电压5V时，Y端输出高电压5V，只要有一个输入为低电压0V时，则输出为低电压0V，实现了与功能。
例3、理想二极管电路如图5所示，试求输出电压u O的值。
图5解：V1导通V2、V3截止。
u O=6V。
二、整流电路例4、二极管电路如图6（a）所示，已知输入电压u i为正弦波，幅度为15V，试画出输出电压u O的波形。
解：（a）原理电路（b）ui 正半周电路（c）ui负半周电路（d）输入、输出电压波形图6二极管桥式整流电路三、限幅电路例5、下图7(a)中已知u i=2sinωt(V)，二极管为硅管，其导通时管压降为0.7V；试画出输出电压u O的波形。
图7解：采用恒压降模型可得等效电路如图6(b)所示。
根据输入波形可得图6(c)所示输出电压u O的波形，输出电压的幅度被限制在 0.7V之间。
1.2.3二极管的直流电阻和交流电阻一、直流电阻（a ）二极管电路 （b ）直流电阻和交流电阻图8二极管的直流电阻和交流电阻 直流电阻Q Q D I U R =二、交流电阻r d ≈DT I U ≈)(26m A I m V D 二、 微变等效电路分析法图9交、直流作用下的二极管电路(a)电路 (b)电压、电流波形 例6、图9（a ）所示电路中，设二极管导通电压U D （on ）=0.7V, u i =5sin ωt(mV),C 对交流的容抗近似为零，试求二极管两端的交流电压u d 和流过二极管的交流电流i d 。
雪崩光电二极管(ADP)演示ppt
第贰章
特 性 参 数
平均雪崩增益
响应度
过剩噪音因子
Si，Ge，InGaAs雪崩光电二 极管的通用工作特性参数
第三章
功 能 比 较
带噪量可结
宽声子靠构
二 较 小 效 性 简
高
率高单 高，
极
电
管
压 低
特
，
点
使
用
方
便
ADP PIN
噪高高灵
声电增敏
大压益度
，
高二
结 构
极
复
管
杂
特
点
第肆章
应 用 举 例
明朝会
与真空光电倍增管相比，雪崩光电二极管具有小 型、不需要高压电源等优点，因而更适于实际应用; 与一般的半导体光电二极管相比，雪崩光电二极管具 有灵敏度高、速度快等优点.特别当系统带常比较大 时，能使系统的探测性能获得大的改善。
因此，雪崩光电二极管主要应用与激光测距仪、 共焦显微镜检查、视频扫描播成像仪、高速分析仪器、 自由空间通信、紫外线传感、分布式温度传感器等领 域。
雪
（
崩 光
ADP
电
）
二 极
管
2021.4.14
壹
贰
叁
肆
名
特
功
应
词
性
能
用
释
参
比
举
义
数
较
例
第壹章
名 词 释 义
东南 胜形
APD是激光通信中使用的光敏元件。 在以硅或锗为材料制成的光电二极管的 P-N结上加上反向偏压后,射入的光被PN结吸收后会形成光电流。加大反向偏 压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增) 的现象,因此这种二极管被称为“雪崩光 电二极管”
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
信息技术学院
§3.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
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五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
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五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
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3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
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三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
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在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
二极管
半导体二极管及其应用电子电路区别于以前所学电路的主要特点是电路中引入各种电子器件。
电子器件的类型很多，目前使用得最广泛的是半导体器件——二极管、稳压管、晶体管、绝缘栅场效应管等。
由于本课程的任务不是研究这些器件内部的物理过程，而是讨论它们的应用，因此，在简单介绍这些器件的外部特性的基础上，讨论它们的应用电路。
我们在物理课中已经知道，在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。
这是由于形成了有传导电流能力的载流子。
掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。
而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。
在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。
在一块半导体基片上通过适当的半导体工艺技术可以形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交接面，称为PN结。
PN结具有单向导电性：当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN 结变窄,由多子形成的电流可以由Ｐ区向Ｎ区流通，见图4-1 (a),而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,由少子形成的电流极小，视为截止(不导通)，见图4-1 (b)。
半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。
由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。
因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。
二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种。
—202—（a ）符号 （b ）点接触型 （c ）面接触型 （d ）硅平面型 （e ）外形 图4-2 常用二极管的符号、结构和外形示意图图4-2是常用二极管的符号、结构及外形的示意图。
二极管单向导电性
A
B D2
L
VA
VB
VL
或门电路
模拟电路基础
二、二极管的应用
二极管电平选择电路工作过程：
D1
输入、输出电压关系
输入（V） 输出（V）
A
B D2
L
VA 3V 3V 5V 5V
VB 3V 5V 3V 5V
VL 3V 5V 5V
5V
或门电路
模拟电路基础
二、二极管的应用
电平选择电路在电子钟中的应用
模拟电路基础
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
模拟电路基础
一、二极管的单向导电性及其等效模型
二极管的结构分类：
铝合金 正极 小球 正极 负极 正极引线 N 引线 型锗片 引线
引线
N型锗P
PN 结
金锑 合金
负极 引线
N
触丝 外壳 P 型支持衬底 负极引线 底座
点接触型 集成电路中平面型 面接触型
模拟电路基础
模拟电路基础
二、二极管的应用
ui
2V
R 0
t
ui
Ui
2V
Uo
2V 0
t
并联下限幅
模拟电路基础
二、二极管的应用
Ui
2V
Uo
Ui
2V
Uo
串联上限幅
串联下限幅
模拟电路基础
1、二极管的构成及其单向导电性 2、二极管的应用 二极管的电平选择电路 二极管的限幅电路
模拟电路基础
uIL
0
uIH
ui
uomin
限幅电路的传输特性
模拟电路基础
二、二极管的应用
二极管限幅器的工作过程：
常用半导体器件及应用
1.1操作系统的概念
输入设备(input device)是人或外部与计 算机进行交互的一种装置，用于把原始数 据和处理这些数据的程序输入计算机中。 现在的计算机能够接收各种各样的数据， 既可以是数值型的数据，也可以是各种非 数值型的数据，如图形、图像、声音等都 可以通过不同类型的输入设备输入计算机 中，进行存储、处理和输出。
第8章 常用半导体器件及应用
8.1 半导体二极管 8.2 稳压二极管 8.3 发光二极管 8.4 二极管的应用举例(半波整流) 8.5 晶体三极管 8.6 三极管的应用举例
8.1 半导体二极管
8. 1. 1半导体基础知识
1.本征半导体 自然界的物质按其导电性能分为导体、绝缘体和半导体。半
1.1操作系统的概念
1.1.1 计算机系统
计算机系统就是按照人的要求接收和存储 信息，自动进行数据处理和计算，并输出 结果信息的机器系统。它是一个相当复杂 的系统，即使是目前非常普及的个人计算 机也是如此。计算机系统拥有丰富的硬件、 软件资源，操作系统要对这些资源进行管 理。一个计算机系统由硬件（子）系统和 软件（子）系统组成。其中，硬件系统是 借助电、磁、光、机械等原理构成的各种 物理部件的有机结合，它构成了系统下本一页身返回
1.1操作系统的概念
1．计算机硬件简介
操作系统管理和控制计算机系统中的所有 软硬件资源。由计算机系统的层次结构可 以看出，操作系统是一个运行在硬件之上 的系统软件，因此有必要对运行操作系统 的硬件环境有所了解。
计算机硬件是指计算机系统中由电子、机 械和光电元件等组成的各种物理装置的总 称。这些物理装置按系统结构的要求构成 一个有机整体，为计算机软件运行提供物 质基础。简而言之，计算机硬上件一的页 功下能一页是返回
3、二极管
∆uD U T 根据电流方程，rd = ≈ ∆iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小。 越高， 越小。 越高 静态电流
3 模型分析法应用举例
整流电路
电路如图，已知v 如正弦波， 例3.4.2 电路如图，已知 s如正弦波，试用二极管理 想模型定性地画出v 的波形。 想模型定性地画出 o的波形。
静态工作情况分析
符号 光电传输系统
激光二极管
（a）物理结构 （b）符号 ） ）
直流通路、交流通路、静态、 直流通路、交流通路、静态、动态等 概念，在放大电路的分析中非常重要。 概念，在放大电路的分析中非常重要。
五、特殊二极管
1 稳压二极管（齐纳二极管）
利用二极管反向击穿特性实现稳压。 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时 工作在反向电击穿状态。 工作在反向电击穿状态。
20 15 10
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
iD = I S (e
vD / VT
− 1)
(常温下VT = 26mV)
iD/mA
20 15 ①
VBR
− 40
Vth
− 60 − 40 − 20
10 5 0 0.2 0.4 0.6 − 10 − 20 − 30 ③ − 40
5
− 30 − 20 − 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 − 10 死区 − 20 − 30 − 40
二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解， 例3.4.4 二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解，当v11 和 v12等于 或5V时，R = 5kΩ，不同组合情况 O的大小。 等于0V或
图示电路中， 图示电路中，VDD = 5V，R = 5kΩ，恒压降模型的 D=0.7V，vs = 0.1sinωt V。 ， Ω 恒压降模型的V ， 。 （1）求输出电压 O的交流量和总量；（ ）绘出 O的波形。 ）求输出电压v 的交流量和总量；（2）绘出v 的波形。 ；（
举例说明二极管的主要应用
举例说明二极管的主要应用?
答案解析
答:(1)在电子产品中的应用:发光二极管在电子用品中一般用作背光源或作显示、照明应用。
从大型的液晶电视、电脑显示屏到媒体播放器MP3、MP4以及手机等的显示屏都将发光二极管用作屏背光源。
(2)汽车以及大型机械中的应用:发光二极管在汽车及大型机械中得到广泛应用。
汽车以及大型机械设备中的方向灯、车内照明、机械设备仪表照明、前灯、转向灯、刹车灯、尾灯等都运用了发光二极管。
主要是因为发光二极管的反向快、使用寿命长(一般发光二极管的寿命比汽车以及大象机械寿命长)。
(3)煤矿中的应用:由于发光二极管普通发光器具有效率高、能耗小、寿命长、光度强等特点,因此矿工灯以及井下照明等设备使用了发光二极管。
(4)城市的装饰灯。
(二极管及其应用)
t t
u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止
+
220V u1
+
D4
u2 3
+ D3
2
4
D1
1
D2
+
+
RL u L
-
+
u2
t
uL
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：Uo=0.9u2 输出电流平均值:Io= Uo/Ro=0.9 u2 / RL
（4） 最高工作频率
是二极管工作fM的上限频率。它主要由PN结的结电
f
容大小决定。信号频率超过此值时，二极管的单向导电 M性将变差。应该指出，由于制造工艺的限制，即使是同
一型号的器件，其参数的离散性也很大，因此，手册上
常常给出参数的范围。另一方面，器件手册上给出的参
数是在一定测试条件下测得的，若条件改变，相应的参 数值也会变化。
内电场 E
EW
R
(2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区
外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场 →耗尽层变宽 →漂移运动＞扩散运动
→少子漂移形成反向电流I R
P
空间电 荷区
N
在一定的温度－ 下－ － －
++ ++
，由本征激发产－生的－ － －
++ ++
少子浓度是一定的， 故IR基本上与外－加反－ － －
本征激发
+4 空穴 +4
+4
+4
+4 +4
+4
+4
自由电子
【高中物理】优质课件：二极管基本电路及其分析方法
rd
VT ID
26(mV ) ID (mA)
则
rd
1 gd
VT ID
二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（4）小信号模型
（a）V-I特性 （b）电路模型
特别注意： ▪ 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 ▪ 该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vD>>VT 。
（a）V-I特性 （b）电路模型
（a）V-I特性 （b）电路模型
二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（4）小信号模型
iD
1 R
vD
1 R
(VDD
vs
)
vs =0 时, Q点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。 vs =Vmsint 时（Vm<<VDD）, 将Q点附近小范围内的V-I 特性线性化，得到 小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。
例 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电 阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
解即：由iD电 路 R的1 vKDVL方R1 V程DD，是可一得条i斜D 率V为DD-R1/vRD的直线，称为负载线 Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点
二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模 将指数模型 iD IS(e分vD段VT线性1) 化，得到二极管特性的
等效模型。 （1）理想模型
（a）V-I特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（2）恒压降模型
（3）折线模型
高中物理
二极管基本电路及其分析方法
chapter3二极管2
ui 18V 8V
t
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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
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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。
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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
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同理：（2）V=1V a. 理想模型
VD 0 V
ID I V R 0 . 1 mA
二极管基本应用电路及其分析方法解读
当 u i > 2.7V 时，VD1管导通，
4.7V < u i < 2.7V 时， VD1管和
VD2管均截止，u O ＝ u i ； 当 u i < 4.7V 时，VD1管截止，
VD2管导通，u O ＝ 4.7V。 断开二极管，分析各二极管导通条件： VD1 VD2 VD1只能在u i > 2.7V 时导通； VD2只能在u i < 4.7V时导通； 当 4.7V < u + 2.7V - 时， 两管均截止 6V i<
0V 0V
5V 0V
0V
0V 5V 5V 0V
0V
0V
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。 解：
输入电压 UA UB 理想二极管 VDA VDB 正偏 正偏 导通 导通 正偏 反偏 导通 截止 反偏 正偏 截止 导通 正偏 正偏 导通 导通 输出 电压
ui
U Q ud
iD I Q id
IQ
工程中，静态分析通常采用估算法： UQ= UD(on) 动态分析通常采用小信号模型分析法
VDD U Q R
三、二极管电路的小信号模型分析法
iD / mA VDD/ R IQ iD / mA
id
Q
uD /V O
O
O
t
UQΒιβλιοθήκη VDDtui
0
VQ
VDD
uD/V
1.3.2 图解分析法和小信号模型分析法
一、二极管电路的直流图解分析
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- 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)。
例3 试分析下图所示的硅二极管电路 （1）画出电压传输特性曲线； （2）已知ui＝10sint (V)，画出ui和u O的波形。
5.1kΩ Ω 5.1k
+ +
（1）分析电路工作情况 解：
uii u -
+ V V D1 D1 0.7V D1 + + 2V 2V -
_
+ -
+ V V 0.7V D2 + D2 D2
uo/V 5.1kΩ + ui
ui/V 10
-
4V B A 2.7 VD2 + D1 2 0 + uO -4.7 4V 2V -4 -2- 0 2 4+ ui/V -10 -2 -4
tuo/V tD来自C2.7 0 -4.7 (b) u i和u O的波形
(a)电压传输特性
双向限幅电路用以限制信号电 压范围，常用作保护电路。
理想模型和恒压降模型应用举例
例1 试求下图硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值
I1
P 15 V N
IO
I2 VDD2
VDD1
1 kW UO 3 kW 12V
R R L
解：假设二极管断开 UP = 15 V RL UN VDD2 RL R
3 12V 9V 3 1 UP N >0.7V，二极管导通， 等效为 0.7 V 的恒压源
例2 试求下图硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值 解：假设二极管断开 0.7V I1 IO UP = 15 V RL UN VDD2 P N R R RL R I2 L 1 k W 15 V 3 UO 12V 9V 3 kW VDD1 VDD2 3 1 12V UP N >0.7V，二极管导通， 等效为 0.7 V 的恒压源 UO= VDD1 UD(on)= （15 0.7）V = 14.3 V IO= UO / RL= 14.3 V/ 3 kΩ = 4.8mA I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) V/ 1 kΩ = 2.3 mA I1= IO + I2 = （4.8 + 2.3） mA = 7.1 mA
当 u i > 2.7V 时，VD1管导 通，VD2管截止，u O ＝ 2.7V ； 当 - 4.7V < u i < 2.7V 时， VD1管 和VD2管均截止，u O ＝ u i ； 当 u i < - 4.7V 时，VD1管截止，
+ +
4V 4V
u uO O O
-
VD2管导通，u O ＝ - 4.7V。 断开二极管，分析各二极管的导通条件： VD1 VD2 VD1只能在u i > 2.7V 时导通； （2）画出电压传输特性曲线和u i和u O的波形如下图所示。 VD2只能在u i < - 4.7V时导通； - 2.7V 时， VD1、VD2均截止。 故 - 4.7V+ < 6V ui<