第二章：二极管及基本电路.ppt

实际问题的电路设计 某便携式数据采集器工作时采用车载电源13.8V供电，当脱离车辆工作或车载电源没电时，为防止数据丢失，数据采集器自动启动内置备份9V电池供电。试设计一个不间断电源切换电路满足使用要求。便携式数据采集器工作电压为8-15V。工作电流0.5A。 - vD + （b） D R VI iD （c） - + R + - rd + - R （a） iD VI D vO + - vD 例：如图所示的低电压稳压电路，直流电压VI的正常值为10V，R=10k?，若VI变化±1V，问相应的硅二极管电压（输出电压）的变动如何？ （b） D R VI （c） - + R + - rd R （a） iD VI D vO + - vD + - iD + - vD （b） D R VI （c） - + R + - rd R （a） iD VI D vO + - vD + - iD + - vD 解：（1）当VI为正常值10V时，利用二极管恒压降模型有: VD?0.7V （b） D R VI （c） - + R + - rd R （a） iD VI D vO + - vD + - iD + - vD （2）在此Q点上,按下面式子计算二极管的微变电阻rd为 （b） D R VI （c） - + R + - rd R （a） iD VI D vO + - vD + - iD + - vD （3）当VI有?1V的波动时，可视为一峰-峰值2V的交流信号，则二极管两端信号电压波动为： 例：二极管的应用： R RL vi vR vo t t t vi vR vo §2.3 半导体二极管 1. 基本结构 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 引线 外壳线 触丝线 基片 点接触型 PN结 面接触型 P N a k 阳极 阴极 2、二极管的V-I 特性 U I 死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压U(BR) ? 正向特性 ? 反向特性 ? 反向击穿特性 3. 二极管参数 ?最大整流电流 IF 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 ?反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半。 ?反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。 以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、保护等。下面介绍两个交流参数。 ?微变电阻 rD iD vD ID VD Q ?iD ?vD rD是二极管特性曲线工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比： 显然，rD是对Q附近的微小变化量的电阻。 ?二极管的极间电容 二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。 为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在P区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。 P + - N 这样所产生的电容就是扩散电容CD。 CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，载流子很少，扩散电容可忽略。 PN结高频小信号时的等效电路： 势垒电容和扩散电容的综合效应 rd §2.4 二极管基本电路及其分析方法 1. 二极管正向V-I特性的建模 （1）理想模型 正向偏置时，其管压降为0；反相偏置时，认为电阻无穷大，电流为0。 0 iD vD vD + - iD （2） 恒压降模型 0 iD vD vD + - iD 当二极管导通后，认为其管压降是恒定的，且不随电流而变。硅管为0.6~0.7V,锗管为0.2~0.3V。 （3） 折线模型 0 iD vD vD + - iD Vth rD 二极管的管压降不是恒定的，是随其电流iD的增加而增加，在模型用一个电池和一个电阻来近似。 （4） 小信号模型 0 iD vD ?vD ?iD + - rD Q VD ID ?iD ?vD 2