晶体二极管电路的分析方法

 凯发在线手机登录     |      2024-08-31 13:07

  生物磁学凯发在线手机登录功函数多光子吸收二极管电路晶体二极管是由PN结加上引出线和管壳构成的,具有PN结的各种特性,通常有以下几种类型:

  点接触型:结面积小,结电容小,适用于高频如几百兆赫工作,但不能通过很大的电流,主要用于小 电流的整流和高频时的检波、混频等。

  硅平面型:结面积较大的,可通过较大电流,适用大功率整流,结面积较小的,结电容较小,适用 于在数字电路中作开关管。

  电路分析时,电路中的各个实际器件必须用其相应的模型来表示,即所谓的元件约束凯发在线手机登录,常用其伏安特性来表示,但实际器件在各种不同条件下伏安特性是不同的,如二极管低频应用时可不考虑结电容效应,而在高频时结电容效 应不能忽略。工程上,常采用简化模型分析电路主要特性,而计算机辅助分析采用复杂模型以获得精确结果。 实际器件的模型一般有:数学模型、曲线和表格模型、电路模型等。

  1、晶体二极管的数学模型;P18—1式所示的指数特性为晶体二极管理想的 数学模型,实际器件的伏安特性一般用下式表示:

  n为非理想化因子,其值与 I 有关,I 为正常值时,n≈1,I 过大或过小 时, n≈2,rs是与阻挡层相串接的电阻(中性区题电阻,引线电阻等) 如果进一步考虑击穿特性和非线性电容特性,模型更复杂,工程上常采 用理想的简化模型。

  2、伏安特性曲线:可根据数学模型或实际测量获得二极管的 伏安特性曲线、简化电路模型:二极管的主要特性是其单向导电性,导通前(或外加反向电压)近似为开路,导通后近似为一线性电阻(导通电阻RD,其伏安特性曲线为如下两段直线近似,转折点为导通电压V(on)

  4、小信号电路模型:实际器件交流和直流模型并不一样,交流模型中小信号和大信号、低频和高频模型也并不一样,线性电路中主要涉及低频小信号模型。如果加到二极管上的电压V是由直流电压VQ(决定二极管的静态工作点,用Q表示)和叠加其上的增量电压△V组成,则产生的电流 :I = IQ +△I 一般来说叠加在Q点上的△V与△I 的关系是非线性的但若△V足够小( ∣△V ∣5.2mV) ,在△V 的变化范围内二极管伏安特性曲线近似为一段直线,如下图所示:

  如上图一段红线所示,这时二极管小信号伏安特性近似为一个交流线性电阻rj ,其值为该直线段斜率的倒数:

  或rj= VT / IQ通常称rj 为二极管的增量结电阻(肖特基电阻、交流小信号等效电阻)精确计算时还应考虑体电阻rs,高频时应考虑结电容Cj。

  二,晶体二极管电路分析方法:二极管在电路中,既应服从拓扑约束,又应服从元件约束,在不同的应用条件下,二极管采用不同的模型,分析方法也不同。

  1、图解分析法:当二极管用伏安特性曲线模型时,可采用图解分析法。 先列出管外电路方程,该方程与伏安特性曲线的交点便是所需求的解。

  2、简化分析法:二极管采用简化电路模型,电路分析较简单,是最常用的分析方法,以上图所示电路为例:

  例1:首先列出二极管管外电路方程,实际是将二极管两端(A、B两端)进行代文宁等效其开路电压VOC=VDD R2 / R1 等效内阻R0= R1 // R2 从而 VAB=VOC—I R0 至此若用图解分析法

  该直线与伏安特性曲线交点即所求解,若用简化分析法,将二极管等效为P25简化电路模型,则由于 VAB0故VAB=I RD+VD(on) 该方程与上方程联立求的电路解。

  解:由于 RD远小于外电阻R1、R2,VD(on)远小于外电源电压,故D1凯发在线手机登录凯发在线手机登录、D2近似为理想二极管。计算这一类型题目时,应先求出二极管导通和截止的条件,根据这个求输入输出关系,该题中D1导通条件是VA大于25V,D2导通条件是VA大于100V,因此当VA小于25V时,即 Vi小于25V ,D1、D2均不导通,输出Vo=25V ;当VA大于25V而小于100V时, D1导通, D2截止,此时VA大于25V相当于Vi大于25V,而输出电压