GS-29-622在二極管電路中,其他條件不變,溫度升高時(shí),二極管的電流將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變化趨勢(shì)?硅二極管和鍺二極管哪種受溫度影響更大?

二極管的極間電容主要影響它的什么工作特性?

在電子技術(shù)中,二極管電路得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)重點(diǎn)介紹采用簡(jiǎn)化模型,分析幾種基本的二極管電路,如限幅電路、開關(guān)電路、低電壓穩(wěn)壓電路等。

簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法.二極管是一種非線性器件,因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法,相對(duì)來說比較復(fù)雜,而圖解分析法則較簡(jiǎn)單,但前提條件是已知二極管的y-r特性曲線。下面通過一個(gè)例子加以說明。

二極管電路如圖3.4.1a所示,設(shè)二極管的V-r特性曲線如圖b所示。已知電源yDD和電阻R,求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流jD。

二極管電路(a)電路圖 (b)圖解分析二極管V-J特性曲線率為T責(zé)的負(fù)載線

解:由電路的KVL方程,可得在id=vdd-uo/r            (3.4.1)

可寫成id=-1/rud+1/rvdd                                 (3.4.2)

二極管的基本咆蹯及其分析方法,該式在圖b的坐標(biāo)系中是一條斜率為-1/R釣直線,稱為負(fù)載線。在圖中做出該負(fù)載線,其與二極管y~J特性曲線交點(diǎn)Q的坐標(biāo)值(yD,fD)即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)。

用圖解法求解二極管電路比較簡(jiǎn)單直觀,但前提條件是已知二極管的y~f特性曲線,而在二極管實(shí)際應(yīng)用電路中,這個(gè)要求往往是不現(xiàn)實(shí)的。所以,圖解法并不實(shí)用,但對(duì)理解電路的工作原理和相關(guān)重要概念卻有很大幫助。

為閱讀方便,將二極管的/-J特性關(guān)系式(3.2.3)重寫如下(此處原式中的n取1):

iD=is(euD/vT-1)                                   (3.4.3)

通過聯(lián)立求解式(3.4.1)和(3.4.3),便可求出vD和iD。顯然,求解的是指數(shù)方程。這種方法稱為迭代法,解方程的過程比較復(fù)雜。特別是電路復(fù)雜后,迭代法將變得非常復(fù)雜。

實(shí)際上,式(3.4.3)是二極管y~f特性一個(gè)很好的模型,稱之為指數(shù)模型。利用它并根據(jù)數(shù)學(xué)迭代原理,可以較準(zhǔn)確地分析二極管電路,但一般要借助計(jì)算機(jī)來完成(如sPICE程序等)。

以上分析看出,無論是圖解法還是迭代法都不實(shí)用。工程上,通常在一定條件下,利用簡(jiǎn)化模型代替二極管非線性特性,來分析二極管電路,從而使分析大為簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化模型分析方法是非常簡(jiǎn)單有效的工程近似分析方法。

二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,二極管v~l特性的建模,理想模型,圖3.4.2a表示理想二極管的/-J特性,其中的虛線表示實(shí)際二極管的y-J特性。圖3.4.2b為理想二極管的代表符號(hào)。由圖a可見,在正向偏置時(shí),其管壓降為0Ⅴ,而當(dāng)二極管處于反向偏置時(shí),認(rèn)為它的電阻為無窮大,電流為零。在實(shí)際的電路中,當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí),利用此模型來近似分析是可行的。

恒壓降模型,這個(gè)模型如圖3.4.3所示,其基本思想是當(dāng)二極管導(dǎo)通后,其管壓降認(rèn)為是恒定的,且不隨電流而變,典型值為0.7Ⅴ(硅管)。不過,這只是當(dāng)二極管

的電流jD近似等于或大于1mA時(shí)才是正確的。該模型提供了合理的近似,因此應(yīng)用也較廣。

折線模型,為了較真實(shí)地描述二極管y~f特性,在恒壓降模型的基礎(chǔ)上,作一定的

二極管及其基本電路,理想模型,(a)y-J特性 (b)代表符號(hào) (c)正向偏置時(shí)唧電路模型(d)反向偏置時(shí)的電路模型修正,即認(rèn)為二極管的管壓降不是恒定的,而是隨著通過二極管電流的增加而增加,所以在模型中用一個(gè)電池和一個(gè)電阻rD來作進(jìn)一步的近似(如圖3.4.4)。這個(gè)電池的電莊選定為二極管的門坎電壓⒕h,約為0.5Ⅴ(硅管)。

至于rD的值,可以這樣來確定,即當(dāng)二極管的導(dǎo)通電流為1mA時(shí),管壓降為o.7Ⅴ,于是rD的值可計(jì)算如下:0,7V-0.5Ⅴ恒壓降模型(a)y-f特性 (b)電路模型,由于二極管特性的分散性,1mAah和rD的值不是固定不變的。

二極管的基本電蹯及其分析方法,小信號(hào)模型在圖3.4.1中串聯(lián)一個(gè)交流信號(hào)源vs,得到圖3.4.5a的電路。當(dāng)vs=0時(shí),電路中只有直流量,二極管兩端電壓和流過二極管的電流就是圖3,4.1b中0點(diǎn)的值。為方便說明,將圖重畫于圖3.4.5b中。此時(shí),電路處于直流工作狀態(tài),也稱靜態(tài),0點(diǎn)也稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)vs=ymsin ωt時(shí)(v<<yD),電路的負(fù)載線為

rd=-0.7v-0.5v/1ma=200

根據(jù)vθ的正負(fù)峰值+‰和-‰圖解可知,工作點(diǎn)將在o′和o″之間移動(dòng),則二極管電壓和電流變化為ΔvD和ΔjD。

直、交流電壓源同時(shí)作用時(shí)的二極管電路(a)電路圖 (b〉圖解分析

由上看出,在交流小信號(hào)vs的作用下,工作點(diǎn)沿v-r特性曲線,在靜態(tài)工作點(diǎn)o附近小范圍內(nèi)變化,此時(shí)可把二極管v-f特性近似為以0點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線,其斜率的倒數(shù)就是小信號(hào)模型的微變電阻rd,由此得到小信號(hào)模型。