2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管的基本电路及其分析方法 (2)

二极管的基本电路及其分析方法 二极管的基本电路及其分析方法 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 华中科技大学 张林 ‹#› 二极管电路的简化模型分析方法 （4）小信号模型 vs =Vmsint 时（Vm<<VDD） Q点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。 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。 1. 二极管I-V 特性的建模 + vs - ‹#› 华中科技大学 张林 二极管电路的简化模型分析方法 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 则 常温下（T=300K） 1. 二极管I-V 特性的建模 （4）小信号模型 ‹#› 华中科技大学 张林 二极管电路的简化模型分析方法 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）I-V 特性 （b）电路模型 1. 二极管I-V 特性的建模 （4）小信号模型 ‹#› 华中科技大学 张林 二极管电路的简化模型分析方法 2．模型分析法应用举例 （1）整流电路（理想模型） 当vs为正半周时，二极管导通，且导通压降为0V，vo = vs ‹#› 华中科技大学 张林 2．模型分析法应用举例 （2）静态工作情况分析 理想模型 （R=10k） 当VDD=10V 时， 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 当VDD=1V 时， （自学） （a）简单二极管电路 （b）习惯画法 ‹#› 华中科技大学 张林 （3）限幅与钳位电路 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，绘出相应的输出电压vO的波形。 2．模型分析法应用举例 ‹#› 华中科技大学 张林 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V， vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压vO的波形。 vs的负半周，D导通，C充电，但无放电回路，最后（稳态） VC = Vm - VD = Vm– 0.7V （Vm是振幅值） 此后输出电压为 vO = vs +VC = vs +Vm - 0.7V 将输入波形的底部钳位在了-0.7V的直流电平上。 若颠倒二极管的方向，vO的波形将怎样变化？ （3）限幅与钳位电路 2．模型分析法应用举例 ‹#› 华中科技大学 张林 （4）开关电路 电路如图所示，求AO的电压值 解： 先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。 阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。 所以，AO的电压值为-6V。 2．模型分析法应用举例 ‹#› 华中科技大学 张林 （6）小信号工作情况分析 图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0sinwt V。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。 解得： vO = VO + vo = 4 + 0.0994sinwt （V） 直流通路（静态） 小信号模型的交流通路（动态） 直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。 解： 2．模型分析法应用举例 ‹#› 华中科技大学 张林 齐纳二极管 1. 符号及稳压特性 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。 (a)符号 (b) 伏安特性 （c）反向击穿时的模型 ‹#› 华中科技大学 张林 iD + vD - R VDD D rd vD ( Q iD vD (b) iD + iD (a) vD O rd vD ( Q iD vD (b) iD + iD (a) vD O O (t vs ( 2( 3( 4( O (t vo ( 2( 3( 4( （a） D - vs + R - vo +