第三讲 二极管电路的分析

• 一、用二极管直流模型来分析电路 • 二、用二极管交流模型来分析电路
一、用二极管直流模型来分析电路
• 例1 求电路的ID和VD
在两种情况下计算:
，已知R=10K
（1） VDD =10V （2） VDD =1V
解:
因为只有直流电压源作用， 所以使用直流模型。 （1）VDD=10V 时 1) 二极管使用直流理想模型
VD
D

VD 0.7 V （硅二极管典型值） I D (VDD VD ) / R 0.93 mA
3) 二极管使用直流折线模型
首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路
VDD iD + Vth rD
然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断
0.7V 0.5V rD 200 1mA
Vth是二极管的门坎电压
Vth 0.5V
4、 直流指数模型
i D I S (e
v D / VT
1)
二、交流模型（小信号模型）
二极管工作在正向特性的某一小范围内时， 其正向特性可以等效成一个微变电阻。
小：能够把曲线看成直 线，而误差能够忍受
VDD
首先：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路
然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管
断开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0， 则理想二极管反向截止；
iD +
D

在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
VD 0 V I D VDD / R 1 mA
模型越来越准确，但是计算越来越复杂
直流模型用在直流电源作用的电路中
1、 直流理想模型
正偏时导通，管压降为0V，电流决定于外电路
反偏时截止，电流为0，两端电压决定于外电路
2 直流恒压降模型 管子导通后,管压降认为是恒定的,典型 值为0.7V。
3、直流折线模型 管压降不是恒定的,而是随电流 的增加而增加。 rD电阻这样来估算：
开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0， 则理想二极管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
D
Vth 0.5 V（硅二极管典型值）
设 rD 0.2 k
VD Vth I D rD 0.69 V
VDD Vth ID 0.931 mA R rD
开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0， 则理想二极管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
Vth rD iD
VDD
+
D

Vth 0.5 V（硅二极管典型值） 设 r 0.2 k D
VDD Vth 1 0.5 ID 0.049 mA R rD 10 0.2 VD Vth I DrD 0.5 0.049 0.2 0.5098V
2.4 二极管基本电路及其分析方法（*） 2.4.1 二极管V- I 特性的建模
直流模型（理想模型、恒压降模型、 折线模型、指数模型） 交流模型：小信号模型
2.4.2 应用举例
2.4.1 二极管V- I 特性的建模
一、直流模型
• • • • 1、直流理想模型 2、直流恒压降模型 3、直流折线模型 4、直流指数模型
VD 0.69 V
I D 0.049mA
VD 0.5098V
即在所有时间内均导通
iD +
D

VD 0 V
I D VDD / R 0.1 mA
2）二极管使用直流恒压降模型
首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降模型代替，得到右侧的电路
VDD iD +
然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，
求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0，则理想二极 管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
1) 二极管使用直流理想模型理想模型 VDD=10V 时 VDD=1V 时
VD 0 V
VD 0 V
当电源电压远大于 二极管管压降的情 况下，恒压降模型 就可以取得比较合 理的结果
I D 1 mA
2）二极管使用直流恒压降模型
I D 0.1 mA
VDD=1V 时
当电源电压较低时， 就必须使用折线模 型才可以取得比较 合理的结果
（2）VDD=1V 时 1) 二极管使用直流理想模型理想模型
VDD
首先：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路
然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管
断开，求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0， 则理想二极管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
2）二极管使用直Biblioteka 恒压降模型首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降模型代替，得到右侧的电路
VDD iD +
然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，
求阳极和阴极的电位差，若>0,则理想二极管正向导通；若<0，则理想二极 管反向截止 在本题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管
VDD=10V 时
VD 0.7 V （硅二极管典型值）
VD 0.7 V （硅二极管典型值）
I D 0.93 mA
3) 二极管使用直流折线模型 VDD=10V 时
I D 0.03 mA
理想模型计算最简 单，但是误差最大
VDD=1V 时
本题目中，二极管当作 开关来使用，
I D 0.931mA
即 rd
v D i D
根据 iD I S (e vD / VT 1)
得Q点处的微变电导
diD gd dv D
则 rd
Q
I S v D / VT e VT
Q
ID VT
1 VT gd I D
常温下（T=300K）
VT 26(mV ) rd I D I D (mA )
VD
D

VD 0.7 V （硅二极管典型值）
I D (VDD VD ) / R (1 0.7) / 10K 0.03 mA
3) 二极管使用直流折线模型
首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路 然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断
注意：二极管的交流模型用在交流小信号电源作用的电路中
2.4.2 应用举例
二极管在某个电路中可以这样来使用：
1、当作非线性电阻来使用，即所有时间内全部在正向导通区 2、当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止 3、当作开关来使用，即在所有时间内均导通 4、当作开关来使用，即在所有时间内均截止 5、当作小电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在正向导通区 6、当作大电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在反向击穿区