第二章-半导体二极管及其及其基本电路演示幻灯片.ppt

第 2 章 例2.4.2 一限幅电路如图2.4.6(a)所示，R＝1k ，VREF＝3V。(1)vI＝0V、4V、6V时，求相应的输出电压v O的值；(2)当v i＝6sin t V时，绘出相应的输出电压vO的波形。 ［转97］ 解：(1)考虑输入电压不高，且有参考电压VREF＝3V，因此作用于二极管两端的电压不高，选用折线模型来分析是合适的，其等效电路如图2.4.6(b) 所示，设Vth＝0.5V，rD＝200Ω 。 当v I＝0V时，二极管截止，所以v O＝v I。 当v I＝4V时， 　 v O＝VREF+Vth+(v I—VREF—Vth)rD／(rD+R) ＝3.5 V+(4V一3.5V)×0.2／1.2 ＝3.5V+0.083V＝3.583V 当v I＝6V时， 　 v O＝VREF+Vth+(v I一VREF—Vth)rD／(rD+R) ＝3.5V+(6V一3.5V)×0.2／1.2 ＝3.5V+0.417V＝3.917V (2)由于所加输人电压为幅值等于6V的正弦电压，所以(1)中所得的结果可以用来绘制输出电压的波形。 首先绘出电路的vI －vO传输特性。在二极管没有导通之前，即v I(VREF+Vth)之前，传输特性是一条通过0点且斜率为1的直线；一旦当v I(VREF+Vth)，传输特性发生转折并以斜率为rD／(rD+R)上升，如图2.4.6(c)所示。 ［转102］ 输出电压vO。的波形可以按照输入电压的波形通过传输特性绘出，如图2.4.6(d)所示。 　3.　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。 在分析这种电路时，应当掌握一条基本原则： 即判断电路中的二极管处于导通状态还是截止状态，可以先将二极管断开，然后观察(或经过计算)阳、阴两极间是正向电压还是反向电压，若是前者则二极管导通，否则二极管截止，现举例说明。 例2.4.3 一二极管开关电路如图2.4.7所示。当vI1和vI2为0V或5V时，求vI1和vI2的值不同组合情况下，输出电压vO的值。设二极管是理想的。 ［转106］ 解： (1)当vI1＝0V、vI2＝5V时，D1为正向偏置，v O＝0V(因二极管是理想的)，此时D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于反向偏置，故D2截止。 (2)依此类推，将vI1和vI2的其余三种组合及输出电压列于表2.4.1中。 由上表可见，在输入电压vI1和vI2中，只要有一个为0V，则输出为0V；只有当两输入电压均为5V时，输出才为5V，这种关系在数字电路中称为与逻辑。 　4．低电压稳压电路 稳压电源是电子电路中常见的组成部分。这里所讨论的是一种低电压的稳压电路。利用二极管的正向压降特性，可以获得较好的稳压性能。 设低电压稳压电路如图2.4.8(a)所示。合理选取电路参数，对于硅二极管，可以获得输出电压vO(＝VD)近似等于0.7V，若采用几只二极管串联，则可获得3～4V的输出电压。 ［112］ 2.　反向特性 如图2.3.3所示的②端段。 由图可知，二极管只有一个很小的反向饱和电流 I S。 3.　反向击穿特性 如图2.3.3所示的③端段。 此时，二极管两端的反向电压基本不变，但反向电流剧增，且很小的一个电压变化，就会引起很大的电流变化。原因同于PNJ击穿。 　2.3.3　二极管的参数 1.　 最大整流电流 IF 　是指管子长期工作时允许通过的最大正向平均电流。 例如：2AP1的 IF ＝16mA 2. 反向击穿电压 VBR 　是指管子反向击穿时的电压值。手册中给出的最高反向工作电压约为反向击穿电压的一半，以确保管子安全工作。 例如：2AP1最高反向工作电压规定为20V而反向反向击穿电压实际上大于40V。 3.　反向电流 IR 　是指管子未击穿时的反向电流，其值越小，管子的单向导电性越好。 温度的增加会使反向电流剧增，使用二极管时要注意温度的影响。 4.　极间电容 (1).　势垒电容CB PNJ的势垒电容是用来描述势垒区的空间电荷随外加电压变化而产生的电容效应的。 外加正(反)向电压升高时，相当于电容“充电”(空间电荷区变窄(宽))(如图2.3.4(a)所示)；当外加电压降低时，相当于电容“放电”(空间电荷区变宽(窄))(如图2.3.4(b)所示)。 ［转71］ 当外加电压频率越高时，势垒电容的作用越明显。且外加反向电压时，CB的作用较明显。 (2).　扩散电容CD CD　反映了在外加电压作用下，载流子在扩散过程中的积累效应。主要表现在PNJ正偏时的电容效应。 (3).　PNJ的高频等效电路 如图2.3.5所示。r 表示结电阻，C 表示结电