2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管基本电路及其分析方法

二极管基本电路及其分析方法 第 2 页 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法 二极管基本电路及其分析方法 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 3 页 主要内容 半导体的基本知识 PN结的形成及特性 二极管 二极管的基本电路及其分析方法 特殊二极管 重点与总结 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 4 页 VBE 、IB –(大写符号，大写下标)表示直流值。 vbe 、ib –(小写符号，小写下标)表示交流值。 vBE 、iB – (小写符号，大写下标)表示交直流量之和。 Vbe 、Ib –(大写符号，小写下标)表示交流有效值。 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 5 页 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 简单二极管电路的图解分析方法 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 6 页 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。Q点称为电路的工作点 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 7 页 1.二极管V-I 特性的建模 将指数模型 分段线性化，得到二极管特性的等效模型。 （1）理想模型 （a）V-I特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型 二极管电路的简化模型分析方法 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 8 页 （2）恒压降模型 （a）V-I 特性 （b）电路模型 （3）折线模型 （a）V-I特性 （b）电路模型 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 9 页 （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（Vm<<VDD）, 将Q点附近小范围内的V-I 特性线性化，得到小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 10 页 过Q点的切线可以等效成一个微变电阻 即 根据 得Q点处的微变电导 常温下（T=300K） 则 （a）V-I特性 （b）电路模型 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 11 页 特别注意： 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vD>>VT 。 （a）V-I特性 （b）电路模型 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 12 页 模型分析法应用举例 整流电路 （a）电路图 （b）vs和vo的波形 一般利用假设法分析 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 $