2半导体及二极管管理.pptVIP

习题课 二极管电路如图所示，设输入电压vI(t)波形如图所示，在0 t 5ms的时间间隔内，试绘出vO(t)的波形，设二极管是理想的。 解： + — + — 当vI(t)6V，即t3ms时，D截止，vo (t)=6V ； 当vI(t)≥6V，即3ms≤t≤5ms时，D导通，于是 * 习题课 + — + — * 习题课 电路如图，所有稳压管均为硅管，且稳定电压VZ=8V，设vi=15sinωtV，试绘出vo1和vo2的波形。 解： 当15V≥vi≥8V时，vo1 = 8V + — + — + — + — 当-15V≤vi ≤-0.7V时，vo1 = -0.7V 当-0.7V vi 8V时，vo1 = vi * 习题课 + — + — 当15V≥vi≥8.7V时，vo2 = 8.7V 当-15V≤vi ≤-8.7V时，vo2 = -8.7V 当-8.7V vi 8.7V时，vo2 = vi * 习题课 稳压电路如图，（1）试近似写出稳压管的耗散功率PZ的表达式，并说明输入VI和负载RL在何种情况下，PZ达到最大值或最小值；（2）写出负载吸收的功率表达式和限流电阻R消耗的功率表达式。 解：（1） 当VI最大，且RL开路时， + — + — 无最小值 * 习题课 （2） + — + — 负载RL吸收的功率表达式： 限流电阻R消耗的功率表达式： * （3）折线模型 为了较真实地描述二极管的伏安特性，在恒压降模型的基础上，作一定地修正，即认为二极管的管压降随其电流的增加而增加，可以用一个电源和内阻rD来近似。 rD的确定：当二极管的导通电流为1mA时，管压降为0.7V，则 由于二极管特性的分散性，Vth和rD的值不是固定不变的。 * （4）小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻rd，即 得Q点处的微变电导gd 则 （常温下，T=300K） Q点处， 则 * 2. 模型分析法应用举例 （1）整流电路 例 二极管基本电路如图所示。已知vs为正弦波，如图所示。试利用二极管理想模型定性地绘出vo的波形。 + — + — 当vs为正半周时，二极管正向偏置，导通，vo= vs ； 当vs为负半周时，二极管反向偏置，截止，vo= 0 。 解： * （2）二极管的静态工作情况分析 理想模型 例 如图为硅二极管基本电路，R=10k?，对于下列两种情况，求电路的ID和VD：（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。在每种情况下，应用理想模型、恒压降模型和折线模型求解。设折线模型中rD=0.2k?。 解：（1）VDD=10V时 * 折线模型 （硅二极管典型值） 恒压降模型 （硅二极管典型值） * 理想模型 （2）VDD=1V 折线模型 （硅二极管典型值） 恒压降模型 （硅二极管典型值） 上例表明，在电源电压远大于二极管压降时，恒压降模型得出的结果较合理；当电源电压较低时，折线模型得出的结果较合理。 * （3）限幅电路 在电子电路中，常用限幅电路对各种信号进行处理。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。 例 如图，R = 1k?，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解以下两问：（1）vI = 0V、4V、6V时，求相应的输出电压vo的值；（2）vI = 6sinωtV时，绘出相应的输出电压vo的波形。 + — + — * + — + — （1）理想模型电路 解： 当 时，二极管截止，所以 ； 当 时，二极管导通，所以 ； 当 时，二极管导通，所以 。 （2）理想模型电路 当 时， ； 当 时， 。 * + — + — （1）恒压降模型电路 当 时，二极管截止，所以 ； 当 时，二极管导通，所以 ； （2）恒压降模型电路 当 时， ； 当 时，二极管导通，所以 。 当 时， 。 * （4）开关电路 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，这在数字电路中得到广泛的应用。 分析原则： 判断二极管处于导通还是截止状态，可先将二极管断开，然后计算阳、阴两极间是正向电压还是反向电压，若是正向电压则二极管导通，否则截止。 例 如图，利用