二极管基本应用电路及其分析方法.
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
二极管电路的状态分析方法.doc
二极管电路的状态分析方法王 萍晶体二极管的判别和计算是《电子线路板》课程教学的重点和难点。
在江苏省普通高校单独招生统一考试中频频出现，掌握好二极管状态的分析对于以后的整流电路、限流电路的学习至关重要，很多教科书及教学辅导书上阐述了多种求解方法，根据学生的认知情况，结合本人多年的教学经验总结以下两种分析方法最为简便。
一、单个二极管判别方法——电位判别法电位法是最常用的一种方法，它是将二极管从电路中断开，利用求解二极管两端的电位，根据电位的大小判定二极管导通还是截止的方法。
它的分析步骤如下：1．先将电路中二极管断开2．计算二极管两端的电位３．比较电位大小。
若二极管加正向偏置电压，二极管导通；若二极管加反向偏置电压，二极管截止。
例１（陈其纯主编的《电子线路》教材17页第7题）如图所示，V 为理想二极管，试判断二极管是导通还是截止，并求出A 、B 两端的电位V AB 。
解：（1）．将二极管从电路中断开（2）．计算二极管两端的电位，由于电路没有闭合则ＶA =12V ，V C =6V（3）．比较电位的大小V A ＞V C ，所以二极管截止。
电路中没有电流流过，因此V AB =12V 。
复杂电路也是如此，如例2判断二极管的工作状态。
解：（1）．将二极管从电路中断开（2）．计算二极管两端的电位。
ＶA =1151014010=⨯+V V AC =1102182=⨯+V V C =5.2155255=⨯+V ∵ V BC =V B －V C∴ V B =V BC +V C =3.5V(3).比较电位的大小 V A ＜V B ，因此二极管截止。
二、两个或两个以上二极管判别方法——优先导通法㈠ 两个二极管电路的状态分析：优先导通法的前提是电路给定的状态是正常工作状态，而不是通电后造成事故（二极管击穿或烧毁），它是以每个二极管单独工作时求出其它二极管两端电压，利用此电压去分析其它二极管的安全性。
1．假定一个二极管优先导通2．求出其它二极管两端的电压3．分析其它二极管的安全性，导通时二极管两端的电压。
二极管整流电路详尽分析
二极管整流电路详尽分析二极管整流电路是一种能将交流电转化为直流电的重要电路。
它由一个二极管和一个负载电阻组成，二极管用来选择只允许电流沿一个方向流动，从而实现交流电的整流。
二极管整流电路常用于电源电路、通信电路、电子设备等各种电路中。
在二极管整流电路中，有两种基本的整流方式：半波整流和全波整流。
半波整流是一种简单且常用的整流方式。
它基于二极管只允许电流沿一个方向流动的特性，将交流信号的负半周通过二极管导通，而正半周则由于二极管的正向截止而无法通过。
当交流信号的正半周通过二极管截止时，负半周通过二极管导通，并通过负载电阻R加载。
这样，负载电阻两端的电压就是输入交流信号负半周的幅值。
全波整流是一种更高效的整流方式。
它采用两个二极管和一个中心引地配置的变压器。
通过变压器将交流信号降压，然后分别通过两个二极管进行整流。
当交流信号的正半周导通时，其中一个二极管导通并通过负载电阻加载；而当交流信号的负半周导通时，另一个二极管导通并通过负载电阻加载。
这样，负载电阻两端的电压就是输入交流信号的幅值。
对于半波整流电路和全波整流电路，有一些值得注意的问题需要考虑。
首先是二极管的选择问题。
在选择二极管时，需要根据电路的要求选择合适的二极管，考虑其最大允许电流、正向压降和导通损失等因素。
另外，为了提高整流电路的效率和稳定性，还可以采用电容滤波器来消除整流波形中的纹波，并增加稳压电路来稳定负载电压。
在实际应用中，二极管整流电路还可以扩展为桥式整流电路，用于更高功率的电源电路。
桥式整流电路采用四个二极管进行整流，能够实现更高的整流效率。
它可以看作是半波整流和全波整流的结合，能够将交流信号的两个半周都转化为直流信号。
总之，二极管整流电路是一种简单、实用的电路，能够将交流电转化为直流电，对于各种电子设备和电源电路具有重要的应用价值。
在实际设计和应用中，需要综合考虑电路的各种要求，并选择合适的元器件和附加电路来提高整流电路的效率和稳定性。
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
二极管及其基本电路
vD
nV T
指数 关系
D
当加反向电压时： v
vD<0，当|vD|>>|V T |时 e 则 iD IS
常数
nV T
1
4、PN结的反向击穿
二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过 PN结的电流很小，但电压超过某一数值(反向击穿电压)时， 反向电流急剧增加，这种现象就称为PN结的反向击穿。
+4 +4 +4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
自 由 电 子 空 穴 对
P型半导体的示意方法
空穴 受 主 离 子
－ － －
－ － －
－ － －
－ －
－
2.N型半导体
在硅（或锗）的晶体中掺入少量的五价元素杂质。(磷、锑)
硅原子
多余电子
+4
+4
+4
磷原子多余的电子易受 热激发而成为自由电子， 使磷原子成为不能移动的 正离子。 磷→施主杂质、N型杂质
正偏时，结电容较大，CJ≈CD 反偏时，结电容较小，CJ≈CB
§1.2 二极管
1.2.1 二极管的结构
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
（Anode）
1、二极管的电路符号：
2、分类
（Kathode）
按结构分：点接触型，面接触型，平面型。
按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，„„。 按材料分：硅二极管，锗二极管。
（3）PN结的V--I 特性及表达式
i D I S (e
vD
nV T
1)
vD ：PN结两端的外加电压
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。 ；（
电子技术基础-半导体知识详解
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
第二章 半导体二极管及应用电路
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4
束缚电子
第二章 半导体二极管及应用电路
（2）本征半导体的导电原理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和
空穴。 在其它力的作用下，空
穴吸引附近的电子来填补，
+4
+4 +4
这样的结果相当于空穴的迁 移，而空穴的迁移相当于正 电荷的移动，因此可认为空 穴是载流子。可以用空穴移 动产生的电流来代表束缚电 子移动产生的电流。
第二章 半导体二极管及应用电路
2.本征半导体的导电原理
（1）载流子、自由电子和空穴
在绝对零度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完
全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电
粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的 能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上 留下一个空位，称为空穴。
第二章 半导体二极管及应用电路
2 半导体二极管 及应用电路
本章意义： 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分 本章内容 2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管
2.4 二极管基本电路及其分析方法
2.5 特殊二极管
教学内容：
本章首先简单介绍半导体的基本知识，着重讨论半 导体器件的核心环节--PN结，并重点讨论半导体二极管 的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数以及二极 管基本电路及其分析方法与应用；在此基础上对齐纳二 极管、变容二极管和光电子器件的特性于应用也给予了 简要的介绍。
常见的几种二极管整流电路解析,可控硅整流电路波形分析
常见的几种二极管整流电路解析，可控硅整流电路波形分析常见的几种二极管整流电路解析：二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压vo=vi-vd。
当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管截止，输出电压vo=0。
半波整流电路输入和输出电压的波形如图所示。
对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。
但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。
平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。
通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下：（1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。
（2）半波整流电路的交流利用率为50%。
（3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。
（3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
全波整流当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管D1导通，输出电压V o=vi-VD1。
当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管D2导通，输出电压V o=vi-VD2。
由上述分析可知，二极管全波整流电路输出的仍然是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流的一倍。
晶体二极管组成的各种整流电路。
一、半波整流电路。
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二、模型的选用
续
由该例可见： VDD 高时可采用理想模型
VDD 低时应采用恒压降模型
欲得更高计算精度，可采用二极管的折线模型
*自学
rD 称为二极管 的导通电阻
三、理想模型和恒压降模型应用举例
简化分析法
将电路中二极管用简化电路模型代替，利用所得到的简化电 路进行分析、求解。 分析步骤 (1) 判断二极管是导通还是截止？ 假设电路中二极管全部开路，分析其两端的电位。 理想二极管：若V>0，则管子导通；反之截止。 实际二极管：若V>VD(on)，管子导通；反之截止。 电路中存在多个二极管，则正偏电压大的优先导通。 (2) 将截止的二极管开路，导通的二极管用直流简化电路模型替 代，然后分析求解。 当VDD>>VD(on)，采用理想模型分析； 当VDD>VD(on)， 采用恒压降模型分析；
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.2 试求图示硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值
解：假设二极管断开 UP = 15 V RL P N R UN V DD2 R RL R L I2 1 k 15 V UO 3 3 k VDD1 12V 9V VDD2 31 12V UP N >0.7V，二极管导通， 等效为 0.7 V 的恒压源 UO= VDD1 UD(on)= （15 0.7）V = 14.3 V
二、模型的选用
当VDD = 2 V 时 ，采用理想模型分析法得 UO = VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 V/ 2 kΩ = 1 mA 采用恒压降模型分析法得 UO = VDD – UD(on) =（ 2 0.7 ）V= 1.3 V IO = UO / R = 1.3 V/ 2 kΩ = 0.65 mA
I1 0.7V IO
IO= UO / RL= 14.3 V/ 3 kΩ = 4.8mA I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) V/ 1 kΩ = 2.3 mA
I1= IO + I2 = （4.8 + 2.3） mA = 7.1 mA
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。
2. 恒压降模型
iD
O U D(on)
uD 等效电路
正偏电压 UD(on) 时导通，二极管等效为恒压源 UD(on) 否则截止，二极管等效为开路。
二、模型的选用
例1.3.1 硅二极管电路如图所示，R = 2 k，试用二极管理想模 型和恒压降模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 时 IO 和 UO 值。 UD(on) 解： VDD R UO VDD IO R UO VDD IO R UO IO 当VDD = 2 V 时 ，采用理想模型分析法得 UO = VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 V/ 2 kΩ = 1 mA U O 0.7V =（ 2 54 % ）V= 1.3 V U = V – U 0.7 采用恒压降模型分析法得 O DD D(on) U O 0.7V UO 1.3V 7.5% IO = UO / R = 1.3 V/ 2 kΩ = 0.65 mA UO 9.3V 当VDD =10 V 时， 采用理想模型分析法得 UO = 10V， IO =5 mA 采用恒压降模型分析法得UO = 9.3V， IO =4.65 mA
U O 0.7V 7.5% UO 9.3V
U O 0.7V 54% UO 1.3V
当VDD =10 V 时， 采用理想模型分析法得 UO = 10V， IO =5 mA
采用恒压降模型分析法得UO = 9.3V， IO =4.65 mA
由此可见，当VDD较低时，两种方法所得结果相差较大；
1.3 二极管基本应用电路 及其分析方法
1.3.1 二极管的理想模型和恒压降模型
1.3.2 图解分析法和小信号模型分析法
1.3.1 二极管的理想模型和恒压降模型
一、理想模型和恒压降模型的建立
1. 理想模型
iD 理想二极管特性： 正偏时导通，uD = 0 O 符号：
uD
反偏时截止， iD = 0 U(BR)=
0V 0V
0V 5V
0V
0V 5V
0V
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。 解：
输入电压 UA UB 理想二极管 VDA VDB 正偏 正偏 导通 导通 正偏 反偏 导通 截止 反偏 正偏 截止 导通 输出 电压
0V 0V
0V 0V
0V
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。 解：
输入电压 UA UB 理想二极管 VDA VDB 正偏 正偏 导通 导通 正偏 反偏 导通 截止 输出 电压
0V 0Vຫໍສະໝຸດ 5V 0V0V0V 5V 5V 0V
0V
0V
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。 解：
输入电压 UA UB 理想二极管 VDA VDB 正偏 正偏 导通 导通 正偏 反偏 导通 截止 反偏 正偏 截止 导通 正偏 正偏 导通 导通 输出 电压
习惯画法
电路
三、理想模型和恒压降模型应用举例
例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极 管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组 合时，求输出电压 UO 的值。 解：
输入电压 UA UB 理想二极管 VDA VDB 正偏 正偏 导通 导通 输出 电压