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對的那個人最重要

作者: 時間:2011-07-12 來源:網(wǎng)絡 收藏
二極管基本電路及其分析方法

2.4.1 二極管正向V-I模型

一、理想模型

理想二極管的V–I 特性如圖(a)藍色線所示,虛線表示實際二極管的V–I 特性。圖(b)為它的代表符號。

二極管的理想模型

由圖(a)可見,在正向偏置時,其管壓降為0V,而當二極管處于反向偏置時,認為它的電阻為無窮大,電流為零。在實際的電路中,當電源電壓遠比二極管的管壓降大時,利用此法來近似分析是可行的。

二極管的恒壓降模型

二、二極管的恒壓降模型

二極管的恒壓降模型

二極管的恒壓降模型及代表符號如圖所示。該模型建立的基本思想是當二極管導通后,其管壓降可認為是恒定的,不隨電流而變,且導通電壓的典型值為0.7V(硅管)。此模型只有當二極管的電流 iD近似等于或大于1mA時才是正確的。該模型提供了一種合理的近似,因此應用也較廣。
二極管的恒壓降模型

三、二極管的折線模型

二極管的折線模型
為了較真實地描述二極管V-I 特性,二極管折線模型,在恒壓降模型的基礎(chǔ)上,作一定的修正,即認為二極管的管壓降不是恒定的,而是隨著通過二極管電流的增加而增加。所以,在模型中用一個電池和一個電阻rD來作進一步的近似。

二極管折線模型如圖(a)所示。這個電池的電壓選定為二極管的門坎電壓Vth,約為0.5V(硅管)。至于rD的值,可以這樣來確定,即當二極管的導通電流為1mA時,管壓降為0.7V,于是rD的值可計算如下:

由于二極管特性的分散性,Vth和rD的值不是固定不變的。

四、二極管的小信號模型

二極管小信號模型如圖(b)所示。如果二極管在圖(a)中的靜態(tài)工作點Q(vD=VD,iD=ID)附近工作,則可把V-I 特性看成為一條直線,其斜率的倒數(shù)就是所要求的小信號模型的微變電阻rd,

rd=dvD/diD

rd的數(shù)值可從二極管的V-I 特性表達式導出:

(1)

取iD對vD的微分,可得微變電導

由此可得

(當T=300K時)

例如,當Q點上的ID=2mA時,rd=26mV/2mV=13W。

2.4.2 模型分析法應用舉例

一、靜態(tài)工作情況分析

例1 設(shè)二極管電路如圖(a)所示,R =10kW,圖(b)是它的習慣畫法。對于下列兩種情況,求電路的ID和VD的值:(要求在每種情況下,分別應用理想模型、恒壓降模型和折線模型求解)

(1)VDD=10V;

(2)VDD=1V。

解:(1)VDD=10V

① 使用理想模型圖(c)得

VD=0V,ID=VDD/R =10V/10kW=1mA

② 使用恒壓降模型圖(d)得

,

③ 使用折線模型圖(e)得

VD=0.5V+IDrD=0.5V+0.931mA×0.2kW=0.69V

 

(2) VDD=1V

① 使用理想模型得

,

② 使用恒壓降模型得

③ 使用折線模型得 ID=0.049 mA VD=0.51V

二、限幅電路分析

一種簡單的限幅電路如圖所示。當vI小于二極管導通電壓時,二極管不導通,vO ? vI;當vI超過二極管的導通電壓vD,二極管導通,其兩端電壓就是vD。由于二極管正向?qū)ê?,其兩端電壓變化很小,所以當vI有很大變化時,vO的值卻被限制在一定范圍內(nèi)。這種電路可用來減少某些信號的幅值,以適應不同的要求或保護電路中的元器件。

三、開關(guān)電路分析


二極管的伏安特性

從二極管的伏安特性分析可以知道,當其兩端電壓低于導通電壓時,二極管不導通,相當于開關(guān)斷開;當其兩端電壓超過導通電壓時,二極管導通,相當于開關(guān)接通。所以,二極管的實際作用很象一個開關(guān),只是這個開關(guān)不夠理想,開關(guān)接通時其導通壓降不為零。此開關(guān)特性在數(shù)字電路是得到廣泛的應用。

要判斷電路中二極管處于導通狀態(tài)還是截止狀態(tài),應當掌握的基本方法是:可以先將二極管斷開,然后計算二極管兩端的電位,若是外加的是正向電壓則二極管導通,否則二極管截止。



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