《模电四版康华光》PPT课件
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的VD 为0.6伏，试画出其输出波形。
解： Vi> 3.6V时，二极管导通，vo=3.6V。 Vi< 3.6V时，二极管截止， vo=Vi。
求整流电路的输出例波4：形。 解：
正半周： 负半周
例5：理想二极管电路中 vi=V m sinωt V，求输出波形v0。
vi
Vm V1
0
t
V2
解:
Vi>V1时，D1导通、D2截止，Vo=V1。 Vi<V2时，D2导通、D1截止，Vo=V2。 V2<Vi<V1时，D1、D2均截止，Vo=Vi。
3.3.1 二极管的结构
(1) 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。
(2) 面接触型二极管 PN结面积大，用 于大电流整流电路。
3.3.2 二极管的伏安特性曲线
VD
I IS (e VT 1)
式中IS 为反向饱和电流，VD 为二极管两端的 电压降，VT =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VT=26 mV。
2. PN结的单向导电性
（1）外加正向电压 VF •外加正向电压使内电场减弱，多子扩散 运动形成较大的正向电流IF •IF随增加VF而增加 （mA级） •等效为正向电阻小
（2）外加反向电压
•外加反向电压使内电场增强，少子 的漂移运动形成较小的反向电流IR •IR具有饱和特性（A级） •等效为反向电阻大
4. 小信号模型
3. 折线模型（实际模型）
rD
VD Vth iD
0.7V 0.5V 1mA
200
VD Vth iD rD
rD
vD
iD
Q
26(mV ) ID (mA)
二极管电路分析
1.静态分析
例1：求VDD=10V时，二极管的电流
ID、电压VD 值。
正向偏置时：
管压降为0，电阻也为0。
i m 解：1. 理想模型 v VD 0V
电流IS 。
(3) 反向击穿特性
当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为 反向击穿电压 。
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。
3.3.3 二极管的主要参数
(1) 最大整流电流IF 二极管连续工作时，允许流过的最大整流电流的平均值。
(4) 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。硅二极管约0.6～0.8V；锗二 极管约0.2～0.3V。
二极管基本电路分析
3.4 二极管的基本电路及其分析方法
二极管模型
1. 理想模型 正向偏置时： 管压降为0，电阻也为0。
反向偏置时： 电流为0，电阻为∞。
2. 恒压降模型
i m 当 D≥1 A时， vD=0.7V。
(1) 正向特性
正向区分为两段：
当0＜V＜Vth时，正 向电流为零，Vth称死
区电压或开启电压。
当V ＞Vth时，开始
出现正向电流，并按 指数规律增长。
硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3 V左右。
(2) 反向特性
当VBR＜V＜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
3 二极管及其基本电路
3.1 半导体的基本知识 3.2 ＰＮ结的形成及特性 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管
3.1
3.1.1 半导体材料
电阻率： 103 ~109 cm
半导体的基本知识
3.1.2 半导体的共价键
4价元素： 硅（14） Si 锗（32） Ge
+4
3、5族化合物： 砷化镓GaAs
3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
两种载流子：
（1）自由电子 （2）空 穴：
3.1.4 杂质半导体
1. P型半导体
多数载流子：空穴 少数载流子：电子
2. N型半导体
多数载流子：电子 少数载流子：空穴
3.2 PN结的形成及其特性
1. PN结的形成
多子扩散：浓度差 少子漂移：内电场 动态平衡形成 :PN结
3. 开关电路
利用二极管 的单向导电 性可作为电 子开关
例：求vI1和vI2不
解： vI1 vI2
二极管工作状态
v0
同值组合时的v0
D1
D2
0V 0V
导通 导通
0V
值（二极管为理
0V 5V
导通 截止
0V
想模型）。
5V 0V
截止 导通
0V
5V 5V
截止 截止
5V
例3：二极管限幅电路:已知电路的输入电压为 v i ,二极管
例6：画出理想二极管电路的传输特性（Vo~VI）。
当VI<0时 D1导通 D2截止 当VI>0时 D1截止 D2导通
VO
1 2
VI
VO
1 2
VI
VO
+5V
+2.5V
- 5V
0
-2.5V
+5V
VI
3.5 特殊二极管
0.5V 0.931mA
0.2K 0.931rDmA
VD Vth 0i.2D K
00.6.79VV1mA0.5V
200
2.限幅电路
例2：理想二极管电路中 vi= Vm sinωt V，
求输出波形v0。
vi
Vm
VR
0
t
解：
Vi> VR时，二极管导通，vo=vi。 Vi< VR时，二极管截止， vo=VR。
ID
VDD R
10V 10K
当反电D≥向流1偏为置0A，时时电，：阻为∞。
1mA D=0.7V。
2. 恒压降模型
VD 0.7V
3. 实际模型
ID
VDD VD R
10V 0.7V 10K
0.93mA
ID VD
VDD Vth R rD
0.5V ID
rD
10V 10 K 0.5V
（3）PN结V-I特性的表达式
id=Is(exp(vd/VT)-1) VT=kT/q 当T=300K时， VT=26mV
3. PN结的反向击穿
（1）雪崩击穿 （2）齐纳击穿
3.3 二极管
二极管 ：一个PN结就是一个二极管。 单向导电：二极管正极接电源正极，负极接电源 负极时电流可以通过。反之电流不能通过。 符号：
(2) 反向击穿电压VBR 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。为安全 计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半 计算。
(3) 反向电流IR 在室温，规定的反向电压下，wenku.baidu.com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。
解： Vi> 3.6V时，二极管导通，vo=3.6V。 Vi< 3.6V时，二极管截止， vo=Vi。
求整流电路的输出例波4：形。 解：
正半周： 负半周
例5：理想二极管电路中 vi=V m sinωt V，求输出波形v0。
vi
Vm V1
0
t
V2
解:
Vi>V1时，D1导通、D2截止，Vo=V1。 Vi<V2时，D2导通、D1截止，Vo=V2。 V2<Vi<V1时，D1、D2均截止，Vo=Vi。
3.3.1 二极管的结构
(1) 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。
(2) 面接触型二极管 PN结面积大，用 于大电流整流电路。
3.3.2 二极管的伏安特性曲线
VD
I IS (e VT 1)
式中IS 为反向饱和电流，VD 为二极管两端的 电压降，VT =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VT=26 mV。
2. PN结的单向导电性
（1）外加正向电压 VF •外加正向电压使内电场减弱，多子扩散 运动形成较大的正向电流IF •IF随增加VF而增加 （mA级） •等效为正向电阻小
（2）外加反向电压
•外加反向电压使内电场增强，少子 的漂移运动形成较小的反向电流IR •IR具有饱和特性（A级） •等效为反向电阻大
4. 小信号模型
3. 折线模型（实际模型）
rD
VD Vth iD
0.7V 0.5V 1mA
200
VD Vth iD rD
rD
vD
iD
Q
26(mV ) ID (mA)
二极管电路分析
1.静态分析
例1：求VDD=10V时，二极管的电流
ID、电压VD 值。
正向偏置时：
管压降为0，电阻也为0。
i m 解：1. 理想模型 v VD 0V
电流IS 。
(3) 反向击穿特性
当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为 反向击穿电压 。
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。
3.3.3 二极管的主要参数
(1) 最大整流电流IF 二极管连续工作时，允许流过的最大整流电流的平均值。
(4) 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。硅二极管约0.6～0.8V；锗二 极管约0.2～0.3V。
二极管基本电路分析
3.4 二极管的基本电路及其分析方法
二极管模型
1. 理想模型 正向偏置时： 管压降为0，电阻也为0。
反向偏置时： 电流为0，电阻为∞。
2. 恒压降模型
i m 当 D≥1 A时， vD=0.7V。
(1) 正向特性
正向区分为两段：
当0＜V＜Vth时，正 向电流为零，Vth称死
区电压或开启电压。
当V ＞Vth时，开始
出现正向电流，并按 指数规律增长。
硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3 V左右。
(2) 反向特性
当VBR＜V＜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
3 二极管及其基本电路
3.1 半导体的基本知识 3.2 ＰＮ结的形成及特性 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管
3.1
3.1.1 半导体材料
电阻率： 103 ~109 cm
半导体的基本知识
3.1.2 半导体的共价键
4价元素： 硅（14） Si 锗（32） Ge
+4
3、5族化合物： 砷化镓GaAs
3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
两种载流子：
（1）自由电子 （2）空 穴：
3.1.4 杂质半导体
1. P型半导体
多数载流子：空穴 少数载流子：电子
2. N型半导体
多数载流子：电子 少数载流子：空穴
3.2 PN结的形成及其特性
1. PN结的形成
多子扩散：浓度差 少子漂移：内电场 动态平衡形成 :PN结
3. 开关电路
利用二极管 的单向导电 性可作为电 子开关
例：求vI1和vI2不
解： vI1 vI2
二极管工作状态
v0
同值组合时的v0
D1
D2
0V 0V
导通 导通
0V
值（二极管为理
0V 5V
导通 截止
0V
想模型）。
5V 0V
截止 导通
0V
5V 5V
截止 截止
5V
例3：二极管限幅电路:已知电路的输入电压为 v i ,二极管
例6：画出理想二极管电路的传输特性（Vo~VI）。
当VI<0时 D1导通 D2截止 当VI>0时 D1截止 D2导通
VO
1 2
VI
VO
1 2
VI
VO
+5V
+2.5V
- 5V
0
-2.5V
+5V
VI
3.5 特殊二极管
0.5V 0.931mA
0.2K 0.931rDmA
VD Vth 0i.2D K
00.6.79VV1mA0.5V
200
2.限幅电路
例2：理想二极管电路中 vi= Vm sinωt V，
求输出波形v0。
vi
Vm
VR
0
t
解：
Vi> VR时，二极管导通，vo=vi。 Vi< VR时，二极管截止， vo=VR。
ID
VDD R
10V 10K
当反电D≥向流1偏为置0A，时时电，：阻为∞。
1mA D=0.7V。
2. 恒压降模型
VD 0.7V
3. 实际模型
ID
VDD VD R
10V 0.7V 10K
0.93mA
ID VD
VDD Vth R rD
0.5V ID
rD
10V 10 K 0.5V
（3）PN结V-I特性的表达式
id=Is(exp(vd/VT)-1) VT=kT/q 当T=300K时， VT=26mV
3. PN结的反向击穿
（1）雪崩击穿 （2）齐纳击穿
3.3 二极管
二极管 ：一个PN结就是一个二极管。 单向导电：二极管正极接电源正极，负极接电源 负极时电流可以通过。反之电流不能通过。 符号：
(2) 反向击穿电压VBR 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。为安全 计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半 计算。
(3) 反向电流IR 在室温，规定的反向电压下，wenku.baidu.com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。