二极管
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二极管为包装后的PN结
\(\(V_T=\frac{kT}{q}\approx26mv\)\) 常温下T=300k
理想模型:
正偏:二极管导通电压为0
反偏:二极管截止电流为0
如何判断二极管的工作区域?(模电重点)
二极管中间的三角形是空心的话,表示的是开关型的理想二极管
理想模型的导通电压:是否大于0
如果电路中有耳机挂,先拿掉二极管,再看看两端电压是否大于0
等于0,都可以当短路和断路(对电流没有影响)
例题:
判断二极管的工作状态
因为v2是一个正弦波,当v2的电压处于正半周期的时候,电压大于0,负半周的时候是截止,不导通
正半周信号能通过二极管,负半周的电压不能通过,负载上是半个正弦波
称为半波整流电路,进入的是一个交流信号,出去的是一个直流信号
例题:
假设副边上下对称,v21和v22是形状相同,上下互反的波形(注意参考方向相反)
当v21是正半周的时候,上面二极管导通,下面二极管截止,当v22是正半周的时候下面二极管导通,上面二极管截止
对于负载v0一直获得了一个自上而下的电流
这是一个全波整流电路
要求是上下两个变压器完全对称,这样很难做到
二极管的常规模型:
相比于理想化模型,多了一个开启电压,没有本质的区别
更加符合实际
如何判断二极管的工作状态:判断二极管两端的开路电压是否大于导通电压
二极管有两种基本材料,硅的0.7v,锗是0.3v
注意此时的二极管中间有穿线,此时是常规模型
判断开路电压是否超过0.7v
限制电路
Va,Vb有四种情况 00,03,30,33
求\(V_l\)的情况
如果\(D_1D_2\)都断了,那么是\(V_l=V_{cc}\)
| va | vb | D1 | d2 | vC |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 通 | 通 | 0.7 |
| 0 | 3 | 通 | 断 | 0.7v |
| 3 | 0 | 断 | 通 | 0.7v |
| 3 | 3 | 通 | 通 | 3.7v |
如果有多个二极管,
- 其中一端点相连
- 这些二极管的开路电压都大于导通电压
- 两个导通电压有大小之分 判断准则:导通电压大的先作为导通来处理
因此,在 \(V_aV_b\)为03之间时,\(V_a\)电压差大,\(D_1\)的导通,此时\(D_2\)电压差在\(0.7v\),此时就是\(D_2\)不导通
模型要适用与场合
小信号模型:
在原来的信号上,叠加一个振幅很小的信号,对原信号的线性元件的原有工作状态影响不大
\(V_s=12v,R=5k\Omega\) 求:当\(V_s\)变化范围为10%时的\(v_D\)
解:原工作状态0.7v
二极管的小信号模型:\(r_d=10\Omega\) \(\(v_d=\pm V_s\frac{r_d}{R+s_d}=2.4mV\)\) \(\(v_D=V_D+v_d=0.7V\pm 2.4mV\)\)
图解法:需要外电路在除了二极管以外的戴维南/诺顿等效电路的伏安特性曲线和二极管自身的伏安特性曲线
其他二极管
稳压二极管:
稳压二极管在正常工作时的电压就是这里标的\(6v\),所以\(R_l\)两端也是\(6v\)
所以\(\(I_R=I_Z+I_L=20mA\)\) \(\(R=\frac{V_I-V_Z}{I_R}=300\Omega\)\)
稳压管正常工作 1. 反向电压 2. 电流大小 3. 功率
因为R是300欧姆,负载上20mA的电流
负载开路的时候稳压管的功耗是\(I_z\)是\(20mA\),此时\(P_z\)时\(120mW\)小于\(P_{Zmax}\)