2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管的等效模型 （电路）

二极管的等效模型 （电路） 1） 理想开关模型 二极管的等效模型 （电路） 1、直流模型 （由伏安特性折线化得到的模型） 2） 恒压源模型 3） 折线模型 ★★★ uD ID UD UD ID uD UOn UOn ID uD ★★ 二极管的主要参数 1. 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压UR <瞬时值> 　　工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。 3. 反向电流 IR 二极管未击穿时的反向电流。IR 值愈小愈好。 4. 最高工作频率 fM 　　fM 值主要决定于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。 使用要特别要注意不能超过IF和UR，否则容易损坏管子。 （2）如果ui为幅度±4V的交流三角波，波形如图（b）所示，分别采用 两种模型 分析电路并画出相应的输出电压波形。 解：①采用理想模型。波形如图 0 -4V 4V ui t 2V 2V uo t 继续 0 2.7V uo t 0 -4V 4V ui t 2.7V ②采用恒压源模型，波形如图 继续 rd ——即为工作点处的交流电阻 当二极管的工作点上叠加有低频交流小信号电压ud时，可将局部伏安特性曲线看成直线(线性化)，则交流电压与电流之间的关系可用一个线性电阻rd来近似。 2、交流小信号模型 （微变等效电路） ★注意：小信号模型只能反映交流电压和电流之间关系，不能反映总电压与电流的关系。 Q d u + - + - 显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） iD uD ID UD Q iD uD 例 ：估算二极管上交流电压与电流成分的振幅值Udm、Idm。 + - + - ui 1k R 10V + - + - ui R 直流等效电路 交流等效电路 + - R VDD 例：判断图中二极管是否导通，并求AB两端的电压。设二极管的导通电压为0.7v。 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是：首先假设二极管断开，然后求得正极和负极的电位及两端的电压。如果该电压大于导通电压，则该二极管处于正偏而导通，两端的实际电压为二极管的导通电压；如果该电压小于二极管的导通电压，则说明该二极管处于反偏而截止。 10v A D 3k 5v B 导通，VAB= -0.7v-5v= -5.7v 继续 判断图中二极管是否导通，并求AB两端的电压。设二极管的导通电压为0.7v。 5v A D 3k 10v B 截止，VAB= -5v 继续 设图中的二极管D为理想二极管，试通过计算，判断它是否导通。 10v A D 5k 5k B 4k 6k 4k 1k 20v C 假设D断开，由左边的回路可知，B点对A点的电压为-4v 由右边的回路可知，C点对地的电压为-10v A点对地的电压为-4v ∴B点对地的电压为-4v+（-4v）=-8v B点对C的电压为-8v-（-10v）=2v，故D为导通状态 特殊 稳压管的参数： 1. 稳定电压 UZ 3. 动态电阻 rZ 2. 稳定电流 IZ（即IZmin) 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。 正常工作的参考电流。I < IZ 时 ，管子的稳压性能差； 一般，I 较大时稳压性能较好 ，但不能超过额定功耗，有的手册给出最大稳定电流IZM。 　　rZ 愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电流愈大， rZ 值愈小。 IZ = 5 mA rZ  16  IZ = 20 mA rZ  3  IZ/mA $