ID E U ON R 3 0 .7 300 7 . 67 ( mA )
2.二极管的交流小信号模型
iD Q点附近的一定范围内伏 安特性曲线可近似看成 直线， 交流电压ud和电流id之间的 关系可用一个线性电阻来 近似，这就是二极管的小 信号模型。 二极管小信号模型就是 工作点处的交流电阻rd， id rd
1．3．4 二极管应用电路举例
1．二极管限幅电路 假设输入信号ui (t)是振幅为3V的正弦电压 + R ui(t) + 3V D1 D2 uo(t) ui(t) Si二极管D1和D2可以用恒压源 近似(UON ≈0．7V)
t
3V 当| ui (t)| < UON时，D1和D2均未导通，视为开路，故限 0.7V 流电阻R上电流为零，此时uo(t)=ui(t) 当ui (t)> UON时，D1导通(D2仍截止)，使uo(t)保持0．7V不变 当ui(t)< -UON时，D2导通(D1截止)，uo(t)保持在-0．7V不变 这是一种双向限幅电路
2．二极管钳位电路
钳位电路是一种能改变信号的直流电压成分的电路 ui(t)是幅度为±2．5V的方波 uc=2．5V ui - + 2.5V C ui(t) t RR uo(t) D -2.5V 充电
放 电
uo
5V 但只要RR>>RD，这种失 当ui(t)为负半周时，二极管导通 真并不大 t 当ui(t)为正半周时，二极管截止， 钳位电路有时也叫直流 由于二极管导通电阻RD很小，使 电容无法放电， 恢复电路 电容C被迅速充电到ui(t)的峰值电 u当ui(t)下一个负半周到来时， 5V o uo(t) = ui(t)+ 2．5V= 5V 因电容上电压已是2．5V， 压2．5V (应满足条件：T／2比 采用钳位电路就能将行 使二极管上电压为 RDC大数倍，T为输入方波的周期)。 同步脉冲的顶部 “钳 ” t 实际电路在二极管反偏截止时会有一个等效的反偏电阻RR，这使得在ui (t)的正半 uo(t) = ui(t)+ 2．5V=0 V，二 在同一电平上 周二极管截止时电容会经RR放电，当ui(t)负半周到来时电容又被充电到峰值，即 极管仍然不会导通
U Im ax U Z R
R
U Im in iD /mA UZ
S i I Z min 20 R R L min 15 U10 in U Z Im R R 5 I Z min U Z L min R L min
U Im in U Z 1.0 uR / V IIZmin U D L min R L min Z min Z
IIZmax Zmax
2 稳压管电路
整流滤波电路 D C R
UoRL是用电负载+IL)R =UZ=UI - (IZ IR
IZ UZ DZ IL RL Uo + R称为限流电阻i S 输入电压UI必须大于 击穿电压
uD / V iD
稳压管稳压电路 当RL一定
设UI
UZ
IZ
(IZ+IL)R
Uo变化很小
uD
1
rd
di D du D
Q
i D I S (e
UT
1)
代人式 iD
rd
UT ID
ΔI Q（UD，ID）
对线性电阻而言，直流电阻 与交流电阻其值相同。二极 管的交流电阻rd与直流电阻 RD是两个不相同的概念
uD ΔU
3．二极管的其他参数 最大平均整流电流IF 最大反向工作电压UR ：二极管反偏电压过大可能发生反向击穿
1μ A 1.0
0.7V
uD /V
0.3V 当uD<0．5V时，正向电流实际很小，不能认为PN结 而当uD>0．6V以后，正向电流急剧增大，PN结呈现 硅PN结导通电压为0．7V 锗PN结导通电压为0．3V 真正导通 较陡的伏安特性
（2)反偏PN结伏安特性方程
反偏时（即uD<0）， 且当uD＜＜-4UT时， ①二极管反偏时，Ge U e 1 管的反向饱和电流至 少比Si管大三个数量 二极管的反偏伏安特性方程 i D I S 级以上 反向电流不随反向偏压而变化， ②温度增加时，二极 反偏时PN结仅有很小的反向饱 管的反向饱和电流明 和电流，相当于截至、可看成 显增大 一个高阻抗的元件
RD U
D Q
iD
ID2
ID1 Q1
Q2
ID
即RDl =UD1/ID1 ，RD2 = UD2/ID2 。 显然，RD2<RDl ID|Q RD
UD1 UD2
uD
二极管反偏时因电流极小，故反偏时直 流电阻很大
2．交流电阻rd 在二极管将工作点处电压的微变增量与相应的电流微变增量 的比值称为二极管在该点处的交流电阻rd 二极管在工作点（Q）处的交流（动态）电阻rd被表示为 rd ≈Δ U／Δ I 将
T
uD
iD I S (e
iD /mA T2 20 Ge
UT
1)
uD
iD /mA
T1
Si
15 10 5
1μ A 1.0 uD /V
T2 >T1
温度升高时，正向伏 PN结的伏安特性曲线 安特性曲线左移 每温升10℃，反向饱
T1
Is=0.1 pA
1pA
1.0
T2 和电流增大约一倍 当温度增加时，正向 硅（Si）PN结的反向饱和电流IS在10－9～10－15A量级， 电流也会增大 锗（Ge） PN结IS在uA量级
1．3 晶体二极管及其应用
封 装
二极管的结构 点接触型和面接触型
正 极
P
N
负 极
二极管的电路符号 二极管符号中的箭头 方向就是二极管正向 电流的方向
1．3 ．1 晶体二极管的伏安特性
1 ．二极管的理想伏安特性方程
电流与端电压之间的关系
uD
PN结伏安特性方程
iD I S (e
UT
1)
uD是加在二极管上的端电压，UT为热电压当量，UT＝kT/q, （当T＝300K时UT ＝26mV）。IS即为PN结反向饱和电流，与 少数载流子浓度有关 正偏时取uD>0，反偏时uD代入负值
使输入电压增量的绝大部分都降落在电阻R上 当UI一定 设RL IL (IZ+IL)R UZ IZ Uo变化很小
选择稳压管时应注意
IZ不能过大，应使IZ≤IZmax
IZ也不能太小，应使IZ≥IZmin ， 否则不能稳定输出电压 限流电阻值R必 U Im ax U Z 须满足下列关系 R L max I Z max U Z (1)当UI=UImax和IL=ILmin （即RL=RLmax）时 IZ= IRmax-ILmin< IZmax
IIZmin Zmin
⑤电压温度系数α U 击穿电流大于该值 稳压管就是一种专门工作 /U T 后稳压性能才好 在反向击穿状态的二极管
Z Z
UZ>7V的稳压管一般为雪崩击穿型， 击穿电流不允许超 α为正，Uz<4V的稳压管一般为齐 过该值，否则稳压 稳压管工作时负极要接高 纳击穿型，α为负在(IZmin ～IZmax)范 管会因管耗过大而 DZ rz越小的管子稳压性 围内，稳压管交流 电位，并使其击穿 P ＝ 烧坏(此时管耗 Z UZ 在4V～7V之间的稳压管一般为 能越好 电阻的典型值 + UZ IZmax) 混合击穿型 稳压管电路符号 双稳压管电路符号
（1）正偏PN结伏安特性方程
正偏时（即uD>0）， 且当uD＞4UT时
uD
uD
iD I S (e
iD /mA
UT
1)
e
UT
1
二极管的正偏伏安特性方程
uD
Ge
iD I S e
UT
Si
PN结的伏安特性曲线
正偏PN结存在着一个导 通电压UON ，称为二极 管的正向开启（死区或 门限）电压
UZ
R L max R
IZmax

UZ R L max
I Z max
R L max
整流滤波电路
U Im ax U Z R L max I Z max U Z
D
R IR
(2) 当UI=UI min和IL=ILmax (即RL=RLmin)时 IZ=IRmin-ILmax> IZmin
UR在数值上应小于反向击穿电压U（BR）
反向电流IR ：IR就是反向饱和电流IS
最高工作频率fM
1．3．3 二极管模型 1.二极管伏安特性的分段线性近似模型 Didel (1)理想开关模型 适用于UD>>UON -uD+ uD 正偏时正向电压为零 反偏时反向电流为零 iD
单向
iD
(2)恒压源模型 适用直流电压 伏安特性曲线
-0.7V
ui(t)
t
+ + ui(t) -
R
D1 D2 uo(t) -
限幅电路在脉冲电路中常用 作波形变换，如将正弦电压 变为方波。在模拟电子设备 中，限幅电路可作保护电路。 例如接收机输入端在遇到强 电压干扰时，可能造成电路 不能正常工作甚至损坏设备。 若在输入端加入限幅器，则 可避免这种情况。对正常接 收的信号，由于输入信号幅 度很小，限幅器并不起作用。
雪崩击穿电压较高，一般高于6V。温度升高时，击穿电压增大 齐纳击穿电压较低，一般小于4V。温度升高时，击穿电压减小 空间电荷区 空间电荷区
1．3．2 二极管的直流电阻和交流电阻
1．直流电阻RD

一般把加在二极管上的直流偏置电 压UD和直流偏置电流ID称为二极管 的工作点（Q）
二极管的直流电阻RD定义为：该工作 点处的直流电压和直流电流的比值
(3) 折线近似模型