模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)--第1章--常用半導(dǎo)體器件(編輯修改稿)
2025-01-23 04:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 求將原始電路中的二極管用它的 直流折線 模型代替，得到右側(cè)的電路然后： 判斷 理想二極管 的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。 方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若0,則理想二極管正向?qū)?；?0，則理想二極管反向截止1）當(dāng) =0V時，求輸出電壓值理想二極管截止，支路斷開2）當(dāng) =4V時，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線代替3）當(dāng) =6V時，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線代替（ 2）當(dāng) 時輸出電壓的波形 雖然 是一個交流電壓源，但是對二極管來說，并不是小信號，所以二極管仍然采用直流模型，交流電壓源可以看成為某個瞬時值的直流電壓源理想二極管被反偏，處于截止?fàn)顟B(tài)理想二極管導(dǎo)通，理想導(dǎo)線代替本題目中二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時間內(nèi)導(dǎo)通，某段時間內(nèi)截止若輸入為正弦信號 ，二極管采用理想模型，畫輸入信號和輸出信號的波形如圖所示。例 3 電路如圖所示，已知 R=10k， VREF=10V，求當(dāng)輸入電壓 ui為正弦波時電阻兩端電壓的波形，二極管兩端電壓的波形。例 4 低電壓穩(wěn)壓電路直流電壓源 UI的正常值為 10V， R=10K，若 UI變化 177。1V時，問相應(yīng)的硅二極管電壓（即輸出電壓）的變化如何？解 （ 1） 求靜態(tài)工作點，畫出直流通路，二極管采用直流模型 （ 2）畫交流通路，二極管采用交流模型（這時的信號是小信號）△ 討論1. V＝ 2V、 5V、 10V時二極管中的直流電流各為多少？2. 若輸入電壓的有效值為 5mV，則上述各種情況下二極管中的交流電流各為多少？ V 較小時應(yīng)實測伏安特性，用圖解法求 ID。QIDV＝ 5V時，V=10V時，uD=ViR討論V＝ 2V， ID≈V＝ 5V， ID≈ V＝ 10V， ID≈ 50mA在伏安特性上， Q點越高，二極管的動態(tài)電阻越??！例 5 有兩個二極管的開關(guān)電路本題目中，二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時間內(nèi)均導(dǎo)通 ，或者在所有時間內(nèi)均截止 設(shè)二極管是理想的，判斷兩個二極管的狀態(tài)，并求輸出電壓 Uo解題思路v 將二極管從電路中拿走，在此電路的基礎(chǔ)上求兩個二極管的陽極和陰極之間的電位差v 兩個二極管的陽極和陰極之間的電位差共有三種情況：? 1）均小于 0? 2）均大于 0? 3）一個為正，另一個為負(fù)v 根據(jù)不同的情況做出判斷：? 1）均小于 0 ：立即得出結(jié)論，兩個二極管均截止? 2）均大于 0：這其中會有一大一小，可以得出結(jié)論，大的那個二極管一定導(dǎo)通，小的那個狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。大的那個二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時整個電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個二極管的電路，按照例 3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。? 3）一個為正，另一個為負(fù)：正的那個二極管一定導(dǎo)通，負(fù)的那個狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。正的那個二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時整個電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個二極管的電路，按照例 3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。UO= 5V 例 16 單相半波整流電路 例 17 單相全波整流電路 例 18 單相橋式整流電路 四、二極管的主要參數(shù)v 最大整流電流 IF：最大平均值v 最大反向工作電壓 UR：最大瞬時值v 反向電流 IR：即 ISv 最高工作頻率 fM：因 PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容為 擴(kuò)散電容（ Cd） 與 勢壘電容（ Cb） 之和。擴(kuò)散路程中電荷的積累與釋放空間電荷區(qū)寬窄的變化有電荷的積累與釋放五、穩(wěn)壓二極管1. 伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流 由一個 PN結(jié)組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。2. 主要參數(shù)穩(wěn)定電壓 UZ、穩(wěn)定電流 IZ最大功耗 PZM＝ IZM UZ 動態(tài)電阻 rz＝ ΔUZ /ΔIZ穩(wěn)壓原理 ：在反向擊穿時，電流在很大范圍內(nèi)變化時，只引起很小的電壓變化。正向部分與普通二極管相同穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。當(dāng)反向電壓加到一定值時，反向電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。v (1) 穩(wěn)定電壓 UZ ：在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流 IZ下，所對應(yīng)的反向工作電壓。v (2) 動態(tài)電阻 rZ ： rZ =?U Z /?I Z ， rZ 愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。v (3) 最小穩(wěn)定工作電流 Izmin ：保證穩(wěn)壓管擊穿所對應(yīng)的電流，若 IZ＜ Izmin 則不能穩(wěn)壓。v (4) 最大穩(wěn)定工作電流 Izmax ：電流超過 Izmax穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)v（ 5）額定功耗 PZM： PZM等于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓 UZ與最大穩(wěn)定工作電流 Izmax的乘積。穩(wěn)壓二極管的功耗超過此值時，會因 PN結(jié)的溫度過高而損壞。對于一只具體的穩(wěn)壓二極管，可以通過其 PZM的值，求出 Izmax的值。v已知例圖所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流 IZmin＝ 5mA，最大穩(wěn)定電流 IZmax＝ 25mA。v （ 1）分別計算 UI為 10V、 15V、 35V三種情況下輸出電壓 UO的值；v （ 2）若 UI＝ 35V時負(fù)載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 ?為什么？穩(wěn)壓管的計算v例 10 已知穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，輸入電壓Ui為 13V，最小穩(wěn)定工作電流 Izmin=5mA，額定功耗 PZM=200mW，穩(wěn)定電壓 UZ=5V；負(fù)載電阻 RL=250Ω，計算限流電阻 R的取值范圍。解：答案中詳細(xì)的步驟v對 RL應(yīng)用歐姆定律，端電壓與電流的參考方向為關(guān)聯(lián)的，所以 最大 穩(wěn) 定工作 電 流對結(jié) 點 A應(yīng) 用 KCL定律，有 限流 電 阻 R的最小 值限流 電 阻 R的最大 值。限流電阻的取值＜ R＜v例 11 在例 10中， 輸入電壓 Ui為 12—14V ，其余參數(shù)完全相同，計算限流電阻 R的取值范圍。解：＜ R＜v例 12 在例 11中，若負(fù)載電阻 RL在 200Ω～300Ω之間變化，其它參數(shù)一樣，要求電路提供給負(fù)載電阻的電壓仍為 5V，再求限流電阻的值。解：＜ R＜光電二極管是有光照射時會產(chǎn)生電流的二極管。其結(jié)構(gòu)和普通的二極管基本相同 它利用光電導(dǎo)效應(yīng)工作， PN結(jié)工作在反偏狀態(tài)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時，束縛電子獲得光能變成自由電子，產(chǎn)生電子 — 空穴對，在外電場的作用下形成光電流。D應(yīng)在反壓狀態(tài)工作 發(fā)光二極管是 將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體器件，它 只有在加正向電壓時才發(fā)光 。光光 電電 二二 極極 管管發(fā)發(fā) 光光 二二 極極 管管LED顯示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共陽極電路共陰極電路控制端為高電平對應(yīng)二極管發(fā)光 控制端為低電平對應(yīng)二極管發(fā)光e半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片第 1章 常用半導(dǎo)體器件 晶體三極管（雙極型三極管）作業(yè)
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