二极管及其基本电路
二极管等效电路
二极管等效电路二极管是一种非线性电子元件，具有正向导通和反向截止两种特性。
为了便于电路分析和计算，人们常常使用等效电路模型来代替实际的二极管。
本文将介绍二极管的等效电路及其基本原理。
一、正向导通特性二极管在正向电压作用下，呈现出导通状态。
在等效电路模型中，正向导通特性可以通过电流源和电压源来描述。
电流源代表二极管的导通电流，即正向电流。
根据二极管的伏安特性曲线，可知正向电流与正向电压呈指数关系。
而在等效电路中，这种指数关系可以用电流源的指数函数来表达。
电压源代表二极管的导通电压，即正向压降。
二、反向截止特性二极管在反向电压作用下，呈现出截止状态。
在等效电路模型中，反向截止特性可以通过开路和电容来描述。
开路表示二极管不导通，电容则表示二极管的PN结（即二极管的正向导通部分）的等效电容。
这样，无论反向电压大小，二极管都不会产生反向电流。
三、二极管等效电路模型二极管的等效电路模型是指将二极管用电路元件代替，从而实现对二极管进行电路分析和计算。
常用的二极管等效电路模型有理想二极管模型、恒压二极管模型和动态电阻模型。
1. 理想二极管模型理想二极管模型假设二极管在导通状态时的正向压降为0V，在截止状态时为无穷大。
这种模型适合于分析简单的电路，但无法考虑实际二极管的导通电压和反向电流。
2. 恒压二极管模型恒压二极管模型考虑了二极管在导通状态时的正向压降，但忽略了反向截止电流。
该模型由一个恒定的电压源和一个电阻串联而成，其中电压源的电压等于二极管的正向压降。
3. 动态电阻模型动态电阻模型是一种更符合实际的模型，它将二极管的动态特性考虑在内。
该模型使用一个电阻来代表二极管，其中电阻的阻值与二极管的导通电流成正比。
这样可以更准确地描述二极管的伏安特性曲线。
四、应用举例通过二极管的等效电路模型，可以方便地对电路进行分析和计算。
下面以整流电路和稳压电路为例，介绍二极管等效电路的应用。
1. 整流电路整流电路将交流信号的负半周或正半周转换为直流信号。
稳压二极管基本稳压电路
稳压二极管基本稳压电路
稳压二极管是一种具有稳定电压的电子元器件，一般用于保护电路中的负载免受电压波动的影响，以确保负载电路的稳定工作。
其基本稳压电路如下：
1.电压调整器：稳压二极管的正极被连接到电路的正极，负极被连接到电路的负极。
这个电路可以通过调整输入电压来控制输出电压的大小，从而实现稳压的目的。
2.稳压二极管的特性：稳压二极管具有常数电压降，因此无论输入电压如何变化，它的电压降总是保持不变。
当输入电压变化时，稳压二极管会自动改变其电流，使其电压降保持恒定，从而保护负载电路。
3.限流电阻：限流电阻的作用是限制稳压二极管的电流，以确保其工作在安全区域。
如果电流过大，稳压二极管可能会被损坏。
4.负载：负载可以是任何需要稳定电压的电路，例如模拟电路、数字电路、传感器等等，它们都需要稳定的电压来保证其正常工作。
总之，稳压二极管基本稳压电路是非常常见且实用的电路，可以对输入电压进行稳定控制，确保负载电路的稳定工作。
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
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§3.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
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五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
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五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
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3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
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三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
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在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
光电二极管及其放大电路设计
光电二极管及其放大电路设计引言：光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，广泛应用于光电转换、通信、遥感等领域。
光电二极管通过光电效应实现光信号的转换，而放大电路则能够对光电二极管输出的微弱信号进行放大，提高信号的可靠性和稳定性。
本文将介绍光电二极管的基本原理和构造，并探讨光电二极管放大电路的设计。
一、光电二极管的基本原理光电二极管是一种基于光电效应工作的半导体器件，它的工作原理与普通二极管类似。
当光照射到光电二极管的PN结时，光子的能量被电子吸收，使得电子从价带跃迁到导带，产生电流。
这种光电效应使得光电二极管能够将光信号转换为电信号。
二、光电二极管的构造光电二极管由PN结和外部电路组成。
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构，形成了一个具有电势垒的界面。
当光照射到PN 结时，光子的能量被电子吸收，使得电子从价带跃迁到导带，形成电流。
外部电路则用于接收和处理光电二极管输出的电信号。
三、光电二极管的放大电路设计为了提高光电二极管输出信号的可靠性和稳定性，常常需要设计放大电路对其进行放大。
光电二极管放大电路主要包括前端放大电路和后端放大电路。
1. 前端放大电路前端放大电路主要用于对光电二极管输出的微弱电信号进行放大和滤波，以提高信号的强度和稳定性。
常用的前端放大电路有共基极放大电路、共射极放大电路和共集电极放大电路等。
这些放大电路能够将光电二极管输出的微弱信号放大到适合后续处理的幅度。
2. 后端放大电路后端放大电路主要用于进一步放大前端放大电路输出的信号，并进行滤波和调理，使得信号能够更好地适应后续电路的要求。
常用的后端放大电路有差动放大电路、共模放大电路和运放放大电路等。
这些放大电路能够进一步放大信号，并对其进行滤波、放大和调理，以满足特定的应用需求。
四、光电二极管及其放大电路的应用光电二极管及其放大电路广泛应用于光电转换、通信、遥感等领域。
在光电转换领域，光电二极管可用于测量光强、光功率、光谱等参数。
发光二极管电路
发光二极管电路发光二极管（LED）是一种半导体器件，具有高效、节能、寿命长等优点，因此在现代电子技术中得到了广泛应用。
本文将介绍发光二极管电路的基本原理、常见电路和应用。
一、基本原理发光二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，其结构类似于普通二极管，但在PN结上加入了特殊的材料，使其能够发出光。
当LED正向偏置时，电子从N区向P区流动，与空穴复合时会释放出能量，这些能量以光的形式发射出来，形成发光现象。
二、常见电路1.单个LED电路单个LED电路是最简单的LED电路，只需要将LED连接到电源上即可。
但是，由于LED的电压和电流都比较低，需要使用限流电阻来保护LED，防止过流过压损坏LED。
2.串联LED电路串联LED电路是将多个LED连接在一起，形成串联电路。
由于LED的电压是固定的，因此需要根据串联LED的数量来选择合适的电源电压。
同时，为了保护每个LED，需要在每个LED之间加上限流电阻，以保证电流均匀分配。
3.并联LED电路并联LED电路是将多个LED连接在一起，形成并联电路。
由于LED的电流是固定的，因此需要根据并联LED的数量来选择合适的电源电流。
同时，为了保护每个LED，需要在每个LED之间加上限压电阻，以保证电压均匀分配。
三、应用1.照明LED照明是目前最为广泛的LED应用之一。
由于LED具有高效、节能、寿命长等优点，因此被广泛应用于室内照明、路灯、汽车照明等领域。
2.显示LED显示是另一个重要的LED应用领域。
由于LED具有高亮度、高对比度、高刷新率等优点，因此被广泛应用于数码管、点阵屏、大屏幕等显示设备中。
3.信号指示LED信号指示是LED应用的另一个重要领域。
由于LED具有高亮度、寿命长等优点，因此被广泛应用于电子产品中的指示灯、警示灯等。
发光二极管电路是现代电子技术中不可或缺的一部分，其应用范围广泛，未来还将有更多的应用领域。
发光二极管电路
发光二极管电路发光二极管是一种半导体器件，具有单向导电性和较高的光电转换效率。
在电路中，发光二极管常用于指示灯、数字显示、光电传感器等领域。
本文将介绍发光二极管电路的基本原理、常见接线方式和应用场景。
一、基本原理发光二极管的基本结构是由两种半导体材料P型和N型半导体材料组成。
在这种结构中，P型半导体中的空穴与N型半导体中的自由电子结合，形成PN结。
当PN结被正向偏置时，电流流过发光二极管，电子和空穴在PN结中复合，释放出能量，产生光辐射；反向偏置时，电流很小，不会产生光辐射。
二、常见接线方式单个发光二极管电路是最简单的电路，可以用于实现指示灯等基本功能。
如图所示，通过正向偏置PN结，使电流流过发光二极管，产生光辐射。
在电路中，发光二极管的正极连接电源的正极，负极连接电源的负极。
2.串联发光二极管电路串联发光二极管电路将多个发光二极管依次连接起来，形成电路。
如图所示，多个发光二极管的正极依次连接起来，负极也依次连接起来。
在电路中，发光二极管的电流相同，但电压会被分配到每个发光二极管上。
3.并联发光二极管电路并联发光二极管电路将多个发光二极管并联起来，形成电路。
如图所示，多个发光二极管的正极连接在一起，负极也连接在一起。
在电路中，发光二极管的电压相同，但电流会分配到每个发光二极管上。
三、应用场景发光二极管广泛应用于指示灯、数字显示、光电传感器等领域。
其中，指示灯是最常见的应用场景。
例如，电子产品中的电源指示灯、充电指示灯、信号指示灯等都是使用发光二极管实现的。
数字显示也是发光二极管的典型应用之一，例如计算器、时钟等。
此外，发光二极管还可以作为光电传感器使用，可以检测光线强度、测量距离等。
发光二极管电路是一种基本的电路，具有简单、可靠、高效的特点，广泛应用于电子产品、自动化设备等领域。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的发光二极管类型和接线方式，以达到最佳的效果。
二极管的应用电路原理图
二极管的应用电路原理图一、二极管简介二极管是一种最基本的电子元件，它具有具有单向导电性的特性。
根据材料的不同，二极管分为硅二极管和锗二极管。
其应用广泛，从小型电子设备到大型电力电子设备，都会使用到二极管。
二、二极管的基本原理二极管是由P型半导体和N型半导体组成的。
在P型半导体中，硅元素的空位较多，成为空穴（P为正电，代表正电荷缺失）；而在N型半导体中，杂质的附加导致了额外的自由电子，形成负电荷。
当P型半导体和N型半导体连接在一起时，形成了PN结。
由于正电荷和负电荷之间存在电势差，形成了电场。
在电场的作用下，电子从N型半导体流向P型半导体，而空穴则从P型半导体流向N型半导体。
这个过程被称为二极管的正向偏置。
反过来，当二极管的正向电压减小或者反向电压增加时，电场减小，电子和空穴被阻隔，电流无法通过。
这个过程被称为二极管的反向偏置。
三、二极管的应用电路原理图下面将介绍一些常见的二极管应用电路原理图。
1. 整流电路整流电路是二极管最常见的应用之一。
它可以将交流电转换为直流电。
整流电路通常由一个或多个二极管和若干电阻组成。
二极管只允许电流在一个方向上通过，因此在交流电输入时，二极管将正向导通，只有一个方向的电流通过，实现了电流的整流效果。
2. 稳压电路稳压电路是通过利用二极管的特性来保持电路的稳定工作电压的电路。
在稳压电路中，二极管常与电阻、电容等元件配合使用。
常见的稳压电路有Zener稳压电路和电流源稳压电路。
3. 负电源电路负电源电路是通过二极管和电容元件组成的电路，用于提供负电压。
负电源电路常用于运算放大器、模拟电路等应用中。
4. 开关电路二极管也常被用作开关元件，在数字电子电路中应用广泛。
当二极管的正向偏置电压大于二极管的压降时，二极管处于导通状态，电流可以通过。
当正向偏置电压小于二极管的压降时，二极管处于截止状态，电流不能通过。
四、总结二极管是一种重要的电子元件，不仅有理论基础，也有广泛的应用。
第01章 半导体二极管及基本电路
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分析：
• 1）正向特性：
• OA段：当 UF ＜ UT （死区电压）时外电场不 足
以克服结内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故 正向电流 IF 很小(I F ≈0)， D处于截止状态。
• 硅(Si)：U T ≈0.5V; 锗(Ge): U T ≈0.1V。 • AB段：当 U F ＞U T后， Ed↓↓→扩散运动↑ ↑ → I
N 型半导体示意图
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/杂质半导体
26
硅
2. P 型半导体
晶
体
掺
硼
出
现
硼原子的结构
空 穴
• 自由电子数 ＜＜ 空穴数
少数载流子 多数载流子
• 以空穴导电作为主要导电方式的半导体，称为空
穴半导体或 P型半导体 (P —type semiconductor ) 。
4）PN结的电容效应
•加在PN结上的电压的变化可影响空间电荷区电荷的
变化，说明PN结具电容效应。PN结的结电容的数 值一般很小，故只有在工作频率很高的情况下才考 虑PN结的结电容作用。
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/P N 结
Байду номын сангаас
35
1.2 半导体二极管
一. 点接触式和面接触式二极管的结构
1、理想二极管模型 2、理想+串联恒压降模型 3理想+串联+折线模型
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1. PN结的形成 扩散运动
随Ed
漂移运动
达到动态平衡
形成稳定的PN 结
Ed 不变化
注意：
1）空间电荷区的正负离子虽带电，但它们不能移 动，不参与导电。因区域内的载流子极少，所 以空间电荷区的电阻率很高。
半导体二极管及其基本应用电路(12)
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1.1 半导体二极管
1）本征半导体中的两种载流子——电子和空穴
在室温下，本征半导体中少数价电子因受热而获得能量 ，摆脱原子核的束缚，从共价键中挣脱出来，成为自由电 子。与此同时，失去价电子的硅或锗原子在该共价键上留 下了一个空位，这个空位称为空穴。由于本征硅或锗每产 生一个自由电子必然会有一个空穴出现，即电子与空穴成 对出现，称为电子空穴对。
• 1.4.5 激光二极管
• 激光是英文Laser的意译，音译为“镭射”。激光是 由激光器产生的。激光器有固体激光器、气体激光 器、半导体激光器等。半导体激光器是所有激光器 中效率最高、体积最小的一种，而比较成熟且实用 的半导体激光器是砷化镓激光器，即激光二极管。
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• 图1-3-10为倍压整流电路，该电路是用n个整流二极管和n 个电容组成n倍压整流电路。从图1-3-10中a、c两端取出电 压为nU2 ，其中n为偶数；而从b、d两端取出电压为nU2 ， 其中n为奇数。可以根据需要选择输出电压。在电路中，除 了电容C1承受电压为U2外，其他电容上承受的电压均为 2U2，每个整流管的反向电压为2U2。该电路虽可得到较高 的直流输出电压，但它的输出特性很差，所以只适用于负 载电流很小，且负载基本上不变的场合。
• 二极管的主要特性是单向导电。二极管的特性可用伏安特性曲线来描 述。
• 1．二极管的伏安特性曲线 • 二极管的种类虽然很多，但它们都具有相似的伏安特性。所谓二极管
伏安特性曲线就是流过二极管的电流Ｉ与加在二极管两端电压U之间的
关系曲线。图1-1-13 所示为硅和锗二极管伏安特性曲线，
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第 1章
半导体二极管及其基本应用电路
整流二极管的作用及其整流电路
整流二极管的作用及其整流电路
整流电路是一种将交流电信号转换为直流电信号的电路。
它通常由整
流二极管、负载电阻、输入信号源和滤波电容等组成。
整流电路通常分为
半波整流和全波整流两种类型。
半波整流电路是最简单的整流电路之一、它仅利用一个整流二极管和
负载电阻来将交流信号的上半部分（或下半部分）转换为直流信号。
具体
工作过程如下：当输入信号为正半周时，整流二极管导通，电流通过负载
电阻，使得电压在负载上产生一个正的直流电压；而当输入信号为负半周时，整流二极管截止，电路断开，负载上没有电流流过。
因此，经过半波
整流后，输出信号为输入信号的正半周部分。
全波整流电路则是将交流信号的正半周和负半周都转换为直流信号。
它通常由两个整流二极管和负载电阻构成。
工作过程如下：当输入信号为
正半周时，整流二极管D1导通，电流通过负载电阻，使得电压在负载上
产生一个正的直流电压；而当输入信号为负半周时，整流二极管D2导通，电流通过负载电阻，同样使得电压在负载上产生一个正的直流电压。
因此，经过全波整流后，输出信号为输入信号的绝对值。
整流电路还可以加入滤波电容来对转换后的信号进行滤波，使得输出
信号变得更平稳。
滤波电容具有存储电荷的特性，能够在整流电路的截止
阶段补偿负载电阻上的电流波动，使得输出电压变得更加稳定。
总结来说，整流二极管的作用是实现将交流信号转换为直流信号，整
流电路则是利用整流二极管来实现这一转换。
不同类型的整流电路可以选
择半波整流或全波整流，以及是否加入滤波电容来满足具体应用的需求。