二极管基本电路及其分析方法
第02章 半导体二极管及基本电路
一、N 型半导体：
N型
电子为多数载流子
+4 +4 +4
空穴为少数载流子
+4 +5 +4 自由电子
磷原子 施主原子
载流子数 电子数
N型杂质半导体的特点：
1、与本征激发不同，施主原子在提供多余电子的同时 并不产生空穴，而成为正离子被束缚在晶格结构 中，不能自由移动，不起导电作用。
2、在室温下，多余电子全部被激发为自由电子，故N
特性 符号及等效模型：
iD
uD
S
S
正向偏置时： 管压降为0，电阻也为0。 反向偏置时： 电流为0，电阻为∞。
正偏导通，uD = 0； 反偏截止， iD = 0 R =
二、二极管的恒压降模型
iD U (BR) URM O IF uD
iD UD(on) uD
uD = UD(on)
0.7 V (Si) 0.2 V (Ge)
iD 急剧上升
死区 电压
UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 0.7 V (0.1 0.3) V 锗管 0.2 V iD = IS < 0.1 A(硅) 几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
U(BR) U 0 U < U(BR)
反向击穿类型： 电击穿 — PN 结未损坏，断电即恢复。 热击穿 — PN 结烧毁。 反向击穿原因： 齐纳击穿： 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (Zener) (击穿电压 < 6 V) 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 雪崩击穿： 使自由电子数突增。 (击穿电压 > 6 V)
t
例: ui = 2 sin t (V)，分析二极管的限幅作用。 1、 0.7 V < ui < 0.7 V
二极管全面分析
二极管全面分析1 二极管1 二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同。
二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。
2 二极管的应用1、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。
2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。
利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
3、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。
利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。
4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。
5、检波二极管在收音机中起检波作用。
6、变容二极管使用于电视机的高频头中。
7、显示元件用于VCD、DVD、计算器等显示器上。
8、稳压二极管反向击穿电压恒定，且击穿后可恢复，利用这一特性可以实现稳压电路。
3 二极管的工作原理12二极管实物3晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。
当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。
4 二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。
电子线路学习方法(九) 第四讲 二极管电路分析方法(上)
二 、利 用 单 向导 电特 性分 析 二
极管 整流 电路方 法和 思 路培 养
二 极 管 整 流 电路 应 用 十 分 广 泛 ， 图 如
对 处于 截 止 状 态 的 二 极 管 ， 电 路 分 为
析 的 方 便 ， 以 不 去 考 虑 二 极 管 反 向 电 阻 ３所 示 是 二 极 管 构 成 的半 波 整 流 电路 。 显 可 的 具体 大 小 ， 直 接 认 为 它 已处 于 断 开 状 然 ， 这 个 电路 中 的 核 心 元 器 件 是 二 极 管 而 Ｖ ， 电路 分 析 将 Ｄ１
能 ， 了 解 电 路 的输 入 信 号 和 输 出信 号 情 了二 极 管 ， 到 了 二 极 管 负 极 后 面 的 电路 电 路就 是这 种 情 况 。 加 判 断 电路 分 析 是 否 需 要 考 虑 导 通 二 况 ， 对 电路 工作 原理 分析 十 分有 益 。 那 中。
２二 极 管 截 止 时 等 效 理 解 方 法 ．
极 管 内阻的方法是 ： 当使 用 二极 管 正 向 电
整流 电路 的功 能是 将交 流 电转换成
通 需要考 虑二极管 直 流 电。 具 体 地 讲 就 是 ： 过 整 流 二 极 管 二 极 管 截 止 时 ， 为 了 电路 分 析 的 方 阻特性构成控 制 电路时 ， 导 通 后 的 内 阻 ， 他 二 极 管 电路 通 常 不 需 将 具 有 正 、 两 个 半 周 的 交 流 电压 中 的 一 其 负 便 ，将 二 极 管 等 效 成 一 只 阻 值 很 大 的 电 认 或 阻 ， 图 ２所 示 ， 时 可 以 将 导 通 的 二 极 要 考 虑 二极 管 导 通 后 的 内 阻 （ 为 导 通 后 个 半 周 去 掉 ， 是 去 掉 交 流 输 入 电压 的 正 如 有
二极管的7种应用电路详解
二极管的7种应用电路详解目录：（1）二极管简易直流稳压电路及故障处理（2）二极管温度补偿电路及故障处理（3）二极管控制电路及故障处理（4）二极管限幅电路及故障处理（5）二极管开关电路及故障处理（6）二极管检波电路及故障处理（7）继电器驱动电路中二极管保护电路及故障处理二极管其他应用电路及故障处理许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
一、二极管简易直流稳压电路及故障处理二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。
如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。
电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。
3只普通二极管构成的简易直流稳压电路1．电路分析思路说明分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
二极管的七种应用电路及详解
二极管的七种应用电路及详解杨江凯2019年10月2日许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
一、二极管简易直流稳压电路及故障处理二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。
如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。
电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。
图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路1．电路分析思路说明分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
（2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。
从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。
电子线路学习方法(十) 第四讲 二极管电路分析方法(下)
向直 流 电压 。 由此 分 析 可 知 ， 只 二 极 管 三
管
电 路 断 电瞬 间 ， 即直 流 工 作 电压 ＋ Ｖ １ Ｖ ２和 Ｖ ３是 在 直 流 工 作 电压 ＋ Ｖ Ｄ 、Ｄ Ｄ Ｖ 断 开 瞬 间 ， 电器 Ｊ 继 １两 端 产 生 下 正 上 负 、 作 用 下 导 通 的 。
分。
成 一 个 简 易 直流 电压 稳 压 电路 。
１ 电路 分 析 的 思 路 ．
的结 构 ， Ｎ结 除单 向导 电特性 之外还 有 Ｐ
２ 继 电器 驱 动 电路 中 二 极 管 保 护 电 ．
路 分 析 和 思 路
对 于 一 个 从 没 有 见 过 的 电路 ， 析 它 分
如 图 ９所 示 是 继 电器 驱 动 电路 中 的 的 工 作 原 理 是 困难 的 ， 基 础 知 识 不 全 面 对 二 极 管 保 护 电路 ， 电路 中 的 Ｊ 是 继 电器 ， １ Ｖ １是 驱 动 管 ＼ｒ Ｄ 厂１的 保 护 二 极 管 ， １和 Ｒ 的 初学 者 而 言 就 更 加 困难 了。
，将 Ａ 点 的 任 何 交 流 电压 旁 路 Ｄ１处于正 向导通状态 ， 量 电容 Ｃ１ 如 图 ８所 示是调 幅 收音 机 中的检 波 压 ，这使二极 管 Ｖ 到地端 。由此可见 ， 电路 中 的三 只 二 极 管 电路 ， 这一电路主要 由检波二极管 Ｖ Ｄ１构 反 向 电动 势 产 生 的 电 流 通 过 内 阻 很 小 的 Ｄ１构 成 回 路 ， 放 能 量 。 释 并 不 工 作 在 交 流 电路 中 ， 是 工 作 在 直 流 而 成 。调 幅信号加到检波二极 管的正极 ， 检 二 极 管 Ｖ 波 二 极 管 工 作 原 理 与 整 流 电路 中 的 整 流
3、二极管
∆uD U T 根据电流方程，rd = ≈ ∆iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小。 越高， 越小。 越高 静态电流
3 模型分析法应用举例
整流电路
电路如图，已知v 如正弦波， 例3.4.2 电路如图，已知 s如正弦波，试用二极管理 想模型定性地画出v 的波形。 想模型定性地画出 o的波形。
静态工作情况分析
符号 光电传输系统
激光二极管
（a）物理结构 （b）符号 ） ）
直流通路、交流通路、静态、 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。 概念，在放大电路的分析中非常重要。
五、特殊二极管
1 稳压二极管（齐纳二极管）
利用二极管反向击穿特性实现稳压。 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。 工作在反向电击穿状态。
20 15 10
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
iD = I S (e
vD / VT
− 1)
(常温下VT = 26mV)
iD/mA
20 15 ①
VBR
− 40
Vth
− 60 − 40 − 20
10 5 0 0.2 0.4 0.6 − 10 − 20 − 30 ③ − 40
5
− 30 − 20 − 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 − 10 死区 − 20 − 30 − 40
二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解， 例3.4.4 二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解，当v11 和 v12等于 或5V时，R = 5kΩ，不同组合情况 O的大小。 等于0V或
图示电路中， 图示电路中，VDD = 5V，R = 5kΩ，恒压降模型的 D=0.7V，vs = 0.1sinωt V。 ， Ω 恒压降模型的V ， 。 （1）求输出电压 O的交流量和总量；（ ）绘出 O的波形。 ）求输出电压v 的交流量和总量；（2）绘出v 的波形。 ；（
模拟电子技术基础第四讲 二极管电路的分析--续
I/V
VREF+Vth=3.5 V
t
(c)
t
(d)
本题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止
一、用二极管直流模型来分析电路
例3 开关电路
本题目中，二极管当作开关来使用， 即在所有时间内均导通 ，或者在所有时间内均截止
若二极管为硅管，
当Vi = 0.4V，Vo = _____ V； 当Vi = 1.5V，Vo = _____ V。 若二极管为锗管时，又分别是 _____ V和 _____ V。
练习题
例6 整流电路
整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，
整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
1、半波整流 iD
e2
~220V e2
uL
-
uL
2、全波整流
+
ee22-
~220V
+
ee2-2’’
+
-
+
-
e2
io
uL RL
uL
3、桥式整流
e2
+
~220V
e2
-
uL
一、用二极管直流模型来分析电路
例2 限幅电路
电路如图：输入正弦波，分 析输出信号波形。 R=1K，VREF=3V
求（1）当
vI =0V、4V、6V时，求输出电压值
（2）当 vI 6sin tV 时输出电压的波形
解：（1）当 vI =0V、4V、6V时，求输出电压值
首先：考虑选用何种二极管的模型？
– 1）均小于0 – 2）均大于0 – 3）一个为正，另一个为负
• 3、根据不同的情况做出判断：