中石大电子电工第4章.ppt

第四章 常用半导体器件 4.1 半导体的基本知识与PN结 4.2.2 二极管的电路模型 本章要点 二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路的模型分析法。 + ? iD uD ①理想模型 正向偏置 uD＝0 等效为导线 反向偏置 等效为断路 iD＝0 硅管： uD＝0.7V， 锗管： uD＝0.3V。 ②恒压降模型 + ? iD uD 正向偏置 反向偏置 iD＝0 ＋ － uD 等效为 等效为断路 4.2.3 二极管应用电路 利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、保护等电路。 D + - ui RL + - uo 例 输入电压ui＝ Usinωt，波形如图所示，试画出输出电压uo的波形。二极管为理想二极管。 t ui 常用的判断方法是： 首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极之间将承受的电压U U导通电压，二极管正向偏置，导通； U导通电压，二极管反向偏置，截止； 理想二极管的导通电压＝0 分析： 判断二极管在电路中的状态：导通还是截止。 解 + - ui RL + - uo A B 断开二极管 uAB=ui + - ui RL + - uo 当ui0，即uAB0时 二极管导通 原电路等效为 + - ui RL + - uo uo=ui 当ui0，即uAB0时 二极管截止 uo=0 原电路等效为 t ui t uo 当ui0时 uo=ui 当ui0时 uo=0 脉动直流 输出直流的平均值 D + - ui RL + - uo 单相半波整流电路 例 电路如图所示，已知ui=6sinωt(V), 二极管为理想二极管。试画出uo的波形。 + - D ui + - uo 3V 1k? + - t ui 0 断开二极管 A B + - ui + - uo 3V 1k? + - uAB＝ui－3 解 二极管导通 当ui3时， uAB0 当ui≤3时， uAB0 二极管截止 二极管导通 当ui3时， uAB0 当ui≤3时， uAB0 二极管截止 + - ui + - uo 3V 1k? + - 原电路等效为 uo＝3V uo＝ui 原电路等效为 + - ui + - uo 3V 1k? + - 3 3 当ui3时， uo＝3V 当ui≤3时， uo＝ui t ui uo t 0 0 + - D ui + - uo 3V 1k? + - 单向限幅电路 ＋ － ＋ － 6V 12V R D1 D2 例 电路如图所示，判断二极管的工作状态。 A D1导通，D2截止 B D1、 D2均导通 C D1截止，D2导通 ＋ － ＋ － 6V 12V R A B C D UAB=12V UCD=18V UCDUAB D2优先导通 分析 断开二极管 在D2导通的情况下，断开D1，再判断D1的状态。 ＋ － ＋ － 6V 12V R A B D1截止 综上分析得：D2导通，D1截止。 UAB= －6V A D1导通，D2截止 B D1、 D2均导通 C D1截止，D2导通 √ 例 电路如图所示，已知ui=8sinωt(V), 二极管导通压降UD=0.7V。试画出uo的波形。 断开D1、D2 uBA=－2－ui 当ui-2.7V时， uBA0.7V， uAC-7.7V ，可判断D1导通。 D1导通后VA=-2.7V，D2截止。 uAC=ui－5 当ui5.7V时， uAC0.7V， uBA-7.7V， 可判断D2导通。 D2导通后，VA＝5.7V，D1截止。 解： ┸ ┸ 当-2.7V≤ui≤5.7V时， uBA ≤0.7V 、 uAC ≤0.7V D1、 D2均截止。 uBA=－2－ui uAC=ui－5 5.7V ui －2.7V D2导通D1截止 D1导通D2 截止 D1、D2均截止 原电路等效为 当ui－2.7V时，D1导通，D2截止。 uo＝－2.7V 当ui5.7V时，D1截止，D2导通。 原电路等效为 uo＝5.7V 当－2.7≤ui≤5.7V时，D1、D2均截止。 原电路等效为 uo＝ui ui uo 5.7 －2.7 双向限幅电路 4.2.4 稳压二极管与稳压电路 一种特殊的面接触型半导体硅二极管，工作于反向击穿区。 1. 稳压管二极管的伏安特性 稳压管反向击穿后，电流虽在很大范围内变化，但其两端的电压变化很小。——稳压特性 0 0.4 0.8 I / mA U / V UZ ΔIZ ΔUZ IZ IZM 0 0.4 0.8 I / mA U / V UZ ΔIZ ΔUZ IZ IZM 电路符号 + ? i u ① 稳定电压UZ 稳压二极管的反向击穿电压。 ②稳定电流IZ和最大电流IZM 稳定电流IZ指稳压管能正常工作所必须流过的最小电流。小于此