模拟电路第三章精要.ppt

3.3 半导体二极管 结论 3.4 二极管基本电路及分析方法 结论 3、开关电路 分析方法 例 4、低电压稳压电路 3.5 特殊二极管 3.5.3 肖特基二极管（快速二极管） 二极管伏安特性方程 其中 ——波尔兹曼常数 T——热力学温度（绝对温度） ———电子电荷量 在常温下，T＝300K（约25℃），VT≈0.026V=26mV ————温度的电压当量 IS——反向饱和电流 3.3.3 二极管的主要参数 (1) 最大整流电流IF (2) 反向击穿电压VBR (3) 反向电流IR (4)极间电容Cd (5) 反向恢复时间TRR 二极管为非线性器件，要严格分析其构成的电路非常困难，为此对其V-I 特性进行合理近似，用线性元件构成的模型代替二极管；或者用图解分析法，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 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：由电路的KVL方程，可得 即 是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线 Q的坐标值（VD，ID）即为所求电流电压。Q点称为电路的工作点 iD vD 理想化 3.4.2 二极管V-I 特性的建模 1、理想模型（理想的开关模型） iD vD iD + vD - 实际伏安特性 忽略正向导通电压 忽略死区电压 忽略反向电流 ▲ D iD + vD - 理想二极管符号 特点： 正偏即导通，导通电压为零，反偏即截止，电流为零 适用于电源电压远大于正向压降的情况 2、恒压降模型 理想二极管 若为Ge管，该电压为0.3V 导通电压变化不大，近似0.7V恒定不变 反向电流很小，近似为零 iD vD 0.7V 特点： vD≥0.7V导通, 导通电压为0.7V不变; vD0.7V截止, 电流为零 适用于导通电流大于1mA的情况 iD + vD - + - 0.7V ▲ D 3、折线模型 iD vD Vth vD≥Vth导通，导通后，电流随电压成线性关系变化 vDVth截止，截止电流为零 特点： vD≥Vth导通, 导通电压线性变化; vDVth截止, 电流为零 该模型更接近于实际情况 1mA 0.7V 估算rD + vD - iD + ▲ rD Vth - 4、小信号模型 vs =0 时, Q点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。 vs =Vmsin?t 时（VmVDD）,若二极管在其V-I 特性的某一小范围工作，该段特性可近似为线性，Q点附近小范围内的V-I 特性近似为以Q点为切点的一条直线。 过Q点的切线可以等效为一个线性电阻（微变电阻） 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） （a）V-I特性 （b）电路模型 在静态工作点Q附近工作 iD＝ID+ΔiD ID为静态电流 ΔiD为微小的变化量 （a）V-I特性 （b）电路模型 小信号模型参数 rd 仅表示了变化的电压与变化的电流之间的比例关系，因此小信号模型仅仅适合于交流（动态）情况的分析，而不适合于求解直流（静态）电压与直流（静态）电流 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vDVT 注意： 模型分析法应用举例 VDD ID R D + VD - 例 电路如图，R＝10kΩ （1）VDD＝10V （2 ） VDD＝1V 每种情况下，应用理想模型、恒压降模型、折线模型求ID、VD 参考点（公共端） 表示该点的电位(与参考点的电压) 为VDD VDD R D + VD - ID 习惯画法 1、二极管电路静态工作情况分析 VDD R D + VD - ID 解：（1）VDD＝10V 理想模型：VD=0 恒压降模型：VD=0.7V 折线模型：Vth=0.5V，rD＝200 Ω VDD rD Vth + VD - ID ▲ + - R VDD R D + VD - ID （2）VDD＝1V 理想模型：VD=0 恒压降模型：VD=0.7V 折线模型：Vth=0.5V，rD＝200 Ω ▲折线模型所得结果最接近实际 ▲电源电压远大于二极管压降时，三种模型所得结果差别不大，可以用较为简单的理想模型或恒压降模型来简化计算 ▲电源电压与二极管压降相差不大时，三种模型所得结果差别大，不适合用理想模型及恒压降模型 （3）限幅电路 电路如图，R = 1kΩ，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，当vI = 6sin?t V时