电子技术基出模拟部分 第五版 3二极管及其基本电路 3.2PN结的形成及特性 3.2.1在室温(300K)情况下，若二极管的反向饱和电流为1nA,问它的正 向电流为0.5mA时应加多大的电压？设二极管的指数模型为i。=1,(e-1),其 中n=1,V,=26mV。 解：将已知参数代人二极管指数模型。=1，(。导-1)得 0.5x103A=1x10A(e-1) "n≈0.34V 3.4‘二极管的基本电路及其分析方法 3.4.1电路如图题3.4：1所示，电源8，= 2 sin wt(V),试分别使用二极管理想模型和恒压 降模型(V。=0.7V)分析，绘出负载R两端的 D. 电压波形，并标出幅值。 解：当二极管为理想模型时，无正向导通 压降，>0时，D导通，=，；，<0时，D 图题3.4.1 截止，v=0。故1波形如图解3.4.1a所示。 当二极管为恒压降模型，且正向导通压降为0.7V,>0.7V时，D导通 N N @t 图解3.4.1
电子技术基础模拟部分 第五版
=U,-0.7V;U,<0.7V时，D截止，L=0。故1波形如图解3.4.1b所示。 3.4.2电路如图题3.4.2所示，电源，为正弦波电压，试绘出负载R 两端的电压波形，设二极管是理想的。 R.U 图题3.4.2 图解3.4.2 解：由于二极管是理想的，所以无正向导通压降。根据二极管的单向导电 性，>0时，D、D,导通，=，：，<0时，D1、D导通，=-，。故 波形如图解3.4.2所示。 3.4.3电路如图题3.4.3所示。(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的 1。和=V。=？(V。=0.7V)；(2)在室温(300K)情况下，利用二极管的小 信号模型求o的变化范围。 9+"o(10±1)V R1k2 0△u0 D史 2w Ta D2卫 ra 图题3.4.3 图解3.4.3 解：(1)由图可知，二极管始终处于导通状态，利用恒压降模型可得 流过二极管的电流，='0片20=10-2x07)Y-=8.6×10A=8.6mA R 1×1030 V。=2V。=2×0.7V=1.4V (2)图题3.4.3的小信号模型等效电路如图解3.4.3所示，温度T=300K ra= Vr 26 mV 86mA3.020
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当ral=rn=r:时，则 2×3.020 4o=aVR+2±1V×a00￥29.02)n±6mV 的变化范围为(V。+△o)~(V。-△vo),即1.406V~1.394V。 3.4.4在图题3.4.3的基础上，输出端外接一负载R=1k0时，问输出 电压的变化范围是多少？ 解：外接R,后，图题3.4.3的恒压降等效电路及小信号模型等效电路分 别如图解3.4.4a和b所示。由图解3.4.4a求得 1=2x07Y=1.4mA R ,=1,-1=10-2×0.7)y-1.4mA=7.2mA R V。=2×0.7V=1.4V V7 26 mV =元72mA3.60 由图解3.4.4b求得 2rall R A。=aVmR+2.7mv 的变化范围为 ('。+△o)~(V。-△o),即1.407V~1.393V R 1kQ 0 。2x07v 。 (a) (b) 图解3.4.4 3.4.5二极管电路如图题3.4.5所示，试判断图中的二极管是导通还是 截止，并求出A0两端电压Vo。设二极管是理想的。 解：图a:将D断开，以0点为电位参考点，D的阳极电位为-6V,阴 极电位为-12V,故D处于正向偏置而导通，VA0=-6V。 图b:将D断开，以0点为电位参考点，D的阳极电位为-15V,阴极电 位为-12V,D被反向偏置而截止，回路中无电流，电阻上无压降，V0 -12V
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ko D A 2V 12V 00 (e) (d) 图题3.4.5 图c:将D,和D,均断开，以0点为电位参考点，D,的阳极电位为0V, 阴极电位为-12V;D2的阳极电位为-15V,阴极电位为-12V,故D,导 通，D,截止，D,导通后使A点的电位为0V,VAo=0V。 图d:将D,和D2均断开，以0点为电位参考点，D,的阳极电位为12V, 阴极电位为0V;D2的阳极电位为12V,阴极电位为-6V,即D,和D2都为 正向偏置。但是D2一旦导通，D,的阳极电位将变为-6V,D,便不能再导 通。所以此电路D,截止，D2导通，VAo=-6V。 3.4.6试判断图题3.4.6中二极管是导通还是截止，为什么？ 解：图a:将D断开，以“⊥”（地）为电位参考点，这时有 10k2 V=140+10kn×15V=1y 2k2 5k2 =708+2kn×10v+2s+kn×15v=3.5V D被反偏而截止。 图b:将D断开，以“⊥”为参考点，有 10k2 V=140+10kn×15V=1v 2k2 5kn Va8+2kn×(-10V)+25+kn×15v=1.5V D被反偏而截止
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015V 25kQ140k0 20V 2k D 图题3.4.6 图c:将D断开，以“⊥”为参考点，有 "a98n15v=1V 5 kn 2k2 V,25+kn×15v-(18+2kn×20V=0.5V D被正偏而导通。 3.4.7二极管电路如图题3.4.7a所示，设输人电压，(t)波形如图b所 示，在0<t<5ms的时间间隔内，试绘出o(t)的波形，设二极管是理想的。 解：(t)<6V时，D截止，o(t)=6V;,(t)≥6V时，D导通， (t)-6V 0）=200+20)n×200n+6V=z()+3V ,(5)=10V时，o(5)=8V。o波形如图解3.4.7所示
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