半導(dǎo)體二極管及其基本應(yīng)用電路第一頁，共七十五頁，2022年，8月28日本章重點:1、理解并掌握半導(dǎo)體的基本知識；理解PN結(jié)的工作原理，掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、二極管的伏安特性3、二極管電路分析方法4、二極管的應(yīng)用：整流、穩(wěn)壓、限幅等電路第二頁，共七十五頁，2022年，8月28日根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的電阻率為10-3～109cm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導(dǎo)體的特點：1）導(dǎo)電能力不同于導(dǎo)體、絕緣體；2）受外界光和熱刺激時電導(dǎo)率發(fā)生很大變化—光敏元件、熱敏元件；3）摻進(jìn)微量雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增加—半導(dǎo)體。3、1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)第三頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)。硅(Si)、鍺(Ge)原子結(jié)構(gòu)及簡化模型：+14284+3228418+4價電子慣性核硅和鍺是四價元素，在原子最外層軌道上的四個電子稱為價電子。它們分別與周圍的四個原子的價電子形成共價鍵。第四頁，共七十五頁，2022年，8月28日+4+4+4+4+4+4+4+4硅和鍺共價鍵結(jié)構(gòu)示意圖：共價鍵共用電子對第五頁，共七十五頁，2022年，8月28日本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣（晶格），每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：2、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)第六頁，共七十五頁，2022年，8月28日硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)：共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是8個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。第七頁，共七十五頁，2022年，8月28日共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。+4+4+4+43、本征半導(dǎo)體中的載流子載流子—可以自由移動的帶電粒子。第八頁，共七十五頁，2022年，8月28日當(dāng)T升高或光線照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛產(chǎn)生自由電子空穴對，從而參與導(dǎo)電共價鍵具有很強(qiáng)的結(jié)合力。當(dāng)T=0K（無外界影響）時，共價鍵中無自由移動的電子，幾乎不導(dǎo)電。這種現(xiàn)象稱注意：空穴的出現(xiàn)是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的重要特征；本征半導(dǎo)體是依靠自由電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電的物質(zhì)。導(dǎo)體導(dǎo)電只有自由電子一種載流子。本征激發(fā)本征激發(fā)第九頁，共七十五頁，2022年，8月28日由于熱運(yùn)動，具有足夠能量的價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中留有一個空位置，稱為空穴自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復(fù)合。共價鍵一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。動態(tài)平衡第十頁，共七十五頁，2022年，8月28日

溫度越高，載流子的濃度越高，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。因此溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產(chǎn)生的電流。2.空穴移動產(chǎn)生的電流。第十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）：二、雜質(zhì)半導(dǎo)體+4+4+5+4+4簡化模型：N型半導(dǎo)體多子——自由電子少子——空穴自由電子本征半導(dǎo)體中摻入少量五價元素（P）構(gòu)成。雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實現(xiàn)導(dǎo)電性可控。施主原子第十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）+4+4+3+4+4簡化模型：P型半導(dǎo)體少子——自由電子多子——空穴空穴本征半導(dǎo)體中摻入少量三價元素（B）構(gòu)成。P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。受主原子第十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日三、PN結(jié)利用摻雜工藝，把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體在原子級上緊密結(jié)合，P區(qū)與N區(qū)的交界面就形成了PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

摻雜N型P型PN結(jié)實際的PN結(jié)為不對稱結(jié)。根據(jù)摻雜濃度的不同，有P+N結(jié)和PN+結(jié)之分。1、PN結(jié)的形成第十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日P區(qū)空穴(多子)向N區(qū)擴(kuò)散，留下不能移動的負(fù)離子；N區(qū)電子(多子)向P區(qū)擴(kuò)散，留下不能移動的正離子；正負(fù)離子形成空間電荷區(qū)（阻擋層、耗盡層、勢壘區(qū)）

由于P型和N型半導(dǎo)體交界面兩側(cè)，自由電子和空穴的濃度存在極大差異（導(dǎo)致擴(kuò)散運(yùn)動）:第十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日動態(tài)平衡下的PN結(jié)出現(xiàn)內(nèi)建電場開始因濃度差產(chǎn)生空間電荷區(qū)引起多子擴(kuò)散最終達(dá)動態(tài)平衡注意：PN結(jié)處于動態(tài)平衡時，擴(kuò)散電流與漂移電流相抵消，通過PN結(jié)的電流為零?？臻g電荷區(qū)寬度一定、內(nèi)電場一定，形成PN結(jié)。方向由N區(qū)指向P區(qū)阻止多子擴(kuò)散（擴(kuò)散運(yùn)動）利于少子漂移（漂移運(yùn)動）在電場力作用下，載流子的運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動。第十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場E漂移運(yùn)動擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬，內(nèi)電場越強(qiáng)。內(nèi)電場越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)也稱耗盡層第十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日漂移運(yùn)動P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場E擴(kuò)散和漂移這一對相反的運(yùn)動最終達(dá)到動態(tài)平衡，相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。第十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日1.動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)中沒有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P區(qū)中的空穴和N區(qū)中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（擴(kuò)散運(yùn)動）。3.P區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少子），數(shù)量有限，因此由它們形成的漂移電流很小。注意第十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

外加的正向電壓，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。于是,內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏。(1)PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通外加正向電壓越大，通過阻擋層的電流就越大。為防止PN結(jié)燒毀，一般接限流電阻R

。第二十頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)正偏動畫演示P區(qū)N區(qū)第二十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)—單向?qū)щ娞匦裕ㄕ珜?dǎo)通）P+N內(nèi)建電場Elo+-VPN結(jié)正偏阻擋層變薄內(nèi)建電場減弱多子擴(kuò)散>>少子漂移多子擴(kuò)散形成較大的正向電流IPN結(jié)導(dǎo)通I電壓V電流I第二十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日

外加反向電壓,方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏。

在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。（2）PN結(jié)加反向電壓截止第二十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)反偏動畫演示P區(qū)N區(qū)第二十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)—單向?qū)щ娞匦裕ǚ雌刂梗㏄+N內(nèi)建電場Elo-+VPN結(jié)反偏阻擋層變寬內(nèi)建電場增強(qiáng)少子漂移>>多子擴(kuò)散少子漂移形成微小的反向電流IRPN結(jié)截止IRIR與V近似無關(guān)。溫度T電流IR第二十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴？傊篜N結(jié)正向電阻小，反向電阻大。

二極管：一個PN結(jié)就是一個二極管。單向?qū)щ姡憾O管正極接電源正極，負(fù)極接電源負(fù)極時電流可以通過。反之電流不能通過。符號：第二十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日3、PN結(jié)的電流方程PN結(jié)正、反向特性，可用理想的指數(shù)函數(shù)來描述：熱電壓26mV（室溫）其中：IS為反向飽和電流，其值與外加電壓近似無關(guān)，但受溫度影響很大。正偏時：u>>UT

反偏時：u<0

第二十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)的數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)說明：式中：i流過二極管的電流；參考方向從P區(qū)流向N區(qū)IS反向飽和電流；UT溫度電壓當(dāng)量；

u二極管兩端外加電壓。K-玻爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K）；T-絕對溫度；q-電子電荷（1.6×10-19C）第二十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日4、PN結(jié)的伏安特性ID(mA)V(V)VD(on)-ISSiGeVD(on)=0.7VIS=(10-9-10-16)A硅PN結(jié)VD(on)=0.25V鍺PN結(jié)IS=(10-6-10-8)AV>VD(on)時隨著V

正向R很小I

PN結(jié)導(dǎo)通；V<VD(on)時IR很小(IR-IS)反向R很大PN結(jié)截止。第二十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日|V反|=V(BR)時，IR急劇，

PN結(jié)反向擊穿PN結(jié)的反向擊穿特性雪崩擊穿齊納擊穿PN結(jié)摻雜濃度較低(lo較寬)發(fā)生條件外加反向電壓較大(>6V)

形成原因:

碰撞電離。V(BR)ID(mA)V(V)形成原因:

場致激發(fā)。

發(fā)生條件PN結(jié)摻雜濃度較高(lo較窄)外加反向電壓較小(<6V)

反向擊穿電壓第三十頁，共七十五頁，2022年，8月28日5、PN結(jié)的電容效應(yīng)空間電荷區(qū)寬度隨外加電壓的變化而變化（即耗盡層的電荷量隨外加電壓變化），這種現(xiàn)象與電容的充放電類似。利用該特性制成變?nèi)荻O管。勢壘電容Cb

擴(kuò)散電容Cd

PN結(jié)的正向電流在擴(kuò)散路程中，載流子不僅有一定的濃度，還有一定的濃度梯度（濃度差）。載流子的濃度和濃度差隨外加正向電壓的變化而變化。這種變化是電荷的積累與釋放，與電容的充放電過程相同，該電容效應(yīng)稱擴(kuò)散電容。第三十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日PN結(jié)電容PN結(jié)反偏時，Cb>>Cd，則Cj≈CbPN結(jié)總電容：Cj=Cb+CdPN結(jié)正偏時，Cd>>Cb，則Cj≈Cd故：PN結(jié)正偏時，以Cd（擴(kuò)散電容）為主。故：PN結(jié)反偏時，以Cb（勢壘電容）為主。通常：Cd≈幾十pF~幾千pF。通常：Cb≈幾pF~幾十pF。PN結(jié)電容值很小，對低頻信號呈現(xiàn)很大的容抗，其作用可忽略；只有在高頻時才考慮結(jié)電容的作用。第三十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日總結(jié)2、PN結(jié)正向?qū)?、反向截止?、PN結(jié)的反向擊穿有兩種。雪崩擊穿（低摻雜）電壓高（>6V），具有正溫度系數(shù)；齊納擊穿（高摻雜）電壓低（<6V），具有負(fù)溫度系數(shù)。利用反向擊穿特性可制成穩(wěn)壓二極管。4、PN結(jié)電容有勢壘電容和擴(kuò)散電容組成。正偏時以擴(kuò)散電容為主；反偏時以勢壘電容為主。利用勢壘電容可制成變?nèi)荻O管。1、PN結(jié)是非線性電阻器件，同時又存在寄生的非線性電容效應(yīng)。第三十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日3.2半導(dǎo)體二極管及其基本應(yīng)用電路PN結(jié)正偏（P接+、N接-），D導(dǎo)通。PN正極負(fù)極半導(dǎo)體二極管的主要特性：單向?qū)щ娞匦訮N結(jié)反偏（N接+、P接-），D截止。即主要用途：用于整流、開關(guān)、檢波電路中。+-一、半導(dǎo)體二極管第三十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管第三十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日二、二極管的伏安特性及電流方程材料開啟電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流硅Si0.7V0.5~0.8V1μA以下鍺Ge0.25V0.1~0.3V幾十μA開啟電壓反向飽和電流擊穿電壓溫度的電壓當(dāng)量二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。第三十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日從二極管的伏安特性可以反映出：

1.單向?qū)щ娦?.伏安特性受溫度影響T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓正向特性為指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線增大1倍/10℃第三十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日三、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF：二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。最大反向工作電壓UR：允許外加的最大反向電壓，手冊上給出的最高反向工作電壓一般是UBR的一半。反向電流IR：在室溫下，在二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時，流過管子的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。最高工作頻率fM：二極管工作的上限頻率。原因是PN結(jié)有電容效應(yīng)。第三十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日四、二極管的等效電路理想二極管近似分析中最常用理想開關(guān)導(dǎo)通時UD＝0截止時IS＝0導(dǎo)通時UD＝Uon截止時IS＝0導(dǎo)通時△i與△u成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1.將伏安特性折線化？100V？5V？1V？第三十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日2.低頻交流小信號等效電路Q越高，rd越小。

當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流第四十頁，共七十五頁，2022年，8月28日將截止的二極管開路，導(dǎo)通的二極管用直流簡化電路模型替代，然后分析求解。首先判斷二極管是導(dǎo)通還是截止？假設(shè)電路中二極管全部開路，分析其兩端的電位。理想二極管：若V>0，則管子導(dǎo)通；反之截止；實際二極管：若V>VD(on)，則管子導(dǎo)通；反之截止。當(dāng)電路中存在多個二極管時，正偏電壓最大的管子優(yōu)先導(dǎo)通。其余管子需重新分析其工作狀態(tài)。二極管電路分析方法第四十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日例1：判別二極管是導(dǎo)通還是截止。+9V-+1V-+2.5V-+12.5V-+14V-+1V-截止+18V-+2V-+2.5V-+12.5V-+14V-+1V-導(dǎo)通-9V+-1V++2.5V-+12.5V-+14V-+1V-截止第四十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日例2、由二極管構(gòu)成的電路如圖所示，試判斷二極管導(dǎo)通或截止，并求出輸出電壓。有多個二極管時的判斷方法：

將二極管全部斷開，求出二極管的陽極和陰極電位，若陽極電位高于陰極電位則該管導(dǎo)通，否則截止。另外哪只管子承受的正向電壓高，則哪只管子先導(dǎo)通。判斷結(jié)果：D1導(dǎo)通，D2截止。VAO=0V斷開D1、D2，則D1（負(fù)極電位為-12V，正極電位為0）；D2（負(fù)極電位為-12V，正極電位為-15V）。故D1優(yōu)先導(dǎo)通，使UAO=0，迫使D2反偏截止。第四十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日例3：設(shè)二極管是理想的，求VAO的值。圖(a)，假設(shè)D開路，則D兩端電壓：VD=V1–V2=–6–12=–18<0V，解：故D截止。VAO=12V。

+-DV2V1+-AOVAO+-12V-6V3K(a)+--+D1D2V2V1+-AOVAO3K6V9V(b)圖(b)，假設(shè)D1、D2開路，則D兩端電壓：VD1=V2–0=9V>0V，VD2=V2–(–V1)=15V>0V

由于VD2>VD1

，則D2優(yōu)先導(dǎo)通。此時VD1=–6V<0V，故D1截止。VAO=–V1=–6V。

第四十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日第3次作業(yè)

P613.4（b）、（d）、（f）

第四十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日電源設(shè)備組成框圖：電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路vivOtvitv1tv2tv3tvO五、二極管基本應(yīng)用電路第四十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、整流電路D+-+-RvOvi當(dāng)vi>0V時，D導(dǎo)通，則vO=vi當(dāng)vi0V時，D截止，則vO=0V由此，利用二極管的單向?qū)щ娦?，實現(xiàn)了半波整流。將交流電轉(zhuǎn)化成脈動直流電。

若輸入信號為正弦波：

平均值：

VOt0vit0vO整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娮饔茫瑢⒔涣麟娮兂芍绷麟姷碾娐?。第四十七頁，共七十五頁?022年，8月28日全波整流~220VuLioRLe2e2’+--+~220VuLioRLe2’e2-+-+e2uLUL≈0.9E2第四十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日＊畫輸出信號波形的方法根據(jù)輸入信號大小判斷二極管的導(dǎo)通與截止找出vO與vI關(guān)系畫輸出信號波形。例1：設(shè)二極管是理想的，vi=6sint(V)，試畫vO波形。解：vi>2V時，D導(dǎo)通，則vO=vivi2V時，D截止，則vO=2V由此可畫出vO的波形。

+-DV+-+-2V100RvOvit620vi(V)vO(V)t026第四十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日電路如圖(a)，Ｒ＝１kΩ，ＶREF=3V，二極管為硅管。試分別用理想模型（圖b）和恒壓降模型（圖c）求解：⑴當(dāng)vi=4V時，輸出電壓值；⑵當(dāng)vi=6Sinωt時，輸出電壓波形。例2：解：（2）輸出波形如（d）、（e）所示第五十頁，共七十五頁，2022年，8月28日正半周：D1、D3導(dǎo)通D2、D4截止負(fù)半周：D2、D4導(dǎo)通D1、D3截止例3、求整流電路的輸出波形。解：-+第五十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日限幅電路是限制輸出信號幅度的電路。2、限幅電路(削波電路）第五十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日兩個二極管組成的限幅電路V2<vi<V1時，D1、D2截止,vo=vit0vit0vOViV1時，D1導(dǎo)通、D2截止,vo=V1

Vi

V2時，D2導(dǎo)通、D1截止,vo=-V2

由此

，電路實現(xiàn)雙向限幅功能。vOvi+-D1+-+-RD2V1-V2+-其中：V1為上門限電壓，V2為下門限電壓。V1-V2-V2V1第五十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日鉗位電路：使輸出電位鉗制在某一數(shù)值上保持不變。設(shè)二極管為理想元件，①當(dāng)輸入UA＝UB＝5V時，二極管V1，V2正偏導(dǎo)通，輸出被鉗制在UA和UB上，即UF＝5V；②當(dāng)UA＝0V，UB＝5V，則V1導(dǎo)通，輸出被鉗制在UF＝UA＝0V，V2反偏截止；③當(dāng)UA＝5V，UB＝0V，則V2導(dǎo)通，輸出被鉗制在UF＝UB＝0V，V1反偏截止。3、開關(guān)電路（鉗位電路）“與門”第五十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日利用二極管的單向?qū)щ娦钥勺鳛殡娮娱_關(guān)vI1vI2二極管工作狀態(tài)D1D2v00V0V導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通截止截止0V5V5V0V5V5V0V0V0V5V例1：求vI1和vI2不同值組合時的v0值（二極管為理想模型）。解：開關(guān)電路第五十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日第4次作業(yè)

P613.5（b）、（d）第五十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日VZID(mA)V(V)IZminIZmax3.3穩(wěn)壓二極管及其基本應(yīng)用電路穩(wěn)壓二極管又稱齊納二極管，是一種用特殊工藝制造的面結(jié)型硅半導(dǎo)體二極管。一、穩(wěn)壓管的伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流由一個PN結(jié)組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。限流電阻要求：Izmin<Iz<Izmax+-VZ工作時加反向電壓第五十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電阻?。?）穩(wěn)定電流IZ(常記為Izmin)

、最大穩(wěn)定電流Izmax。（5）額定功耗（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）（3）動態(tài)電阻第五十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、穩(wěn)壓電路某原因VOIZI限流電阻R：保證穩(wěn)壓管工作在Izmin~Izmax之間穩(wěn)壓原理：

VOVRVO=VZ（穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓）輸出電壓：D+-+-RRLILVIVOIZI+-三、穩(wěn)壓管的基本應(yīng)用電路第五十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日UoIZDZRIOIRUiRLRLIoIRUoIZIRUo例1：某穩(wěn)壓管

要求：當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動時，負(fù)載電壓基本不變。求：限流電阻R和輸入電壓ui的正常值。第六十頁，共七十五頁，2022年，8月28日令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin。uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程，可解得：解：令輸入電壓達(dá)到上限時，流過穩(wěn)壓管電流為Izmax第六十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日例2、穩(wěn)壓電路如圖所示，已知：VZ=6.8V，rZ=20Ω。IZmax=10mA，IZmin=0.2mA，輸入電壓Vi=10V,其不穩(wěn)定量△Vi=±1V，試求：

（1）輸出直流電壓Vo；（2）為保證穩(wěn)壓管正常工作，求限流電阻R的最小值；（3）為保證穩(wěn)壓管可靠擊穿，求負(fù)載電阻RL的最小值；（4）RL開路時，由于△Vi產(chǎn)生的輸出電壓不穩(wěn)定量△Vo1；（5）Vi=10V時，在RL變化范圍內(nèi)，VO的不穩(wěn)定量△Vo2。voiZDZRiLiviRL第六十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日《解》（1）求VoVo=VZ=6.8V（2）Rmin(3)RLminvoiZDZRiLiviRL第六十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日(4)△Vo1(5)△Vo2畫出RL開路時的小信號等效電路。當(dāng)Vi=10V，即△Vi=0時的小信號等效電路。第六十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、限幅電路穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓分別為Vz1和Vz2，正向?qū)▔航稻鶠閂D(on)1、Vi>VD(on)+Vz1時，D2正向?qū)?、D1反向擊穿（穩(wěn)壓）Vo=Vomax=VD(on)+Vz12、Vi<-(VD(on)+Vz2)時，D1正向?qū)?、D2反向擊穿（穩(wěn)壓）Vo=Vomin=-(VD(on)+Vz2)3、-(VD(on)+Vz2)<Vi<VD(on)+Vz1時，D1、D2均截止Vo=Vi上門限電壓VD(on)+Vz1下門限電壓-(VD(on)+Vz2)第六十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日采用限幅電路的過零比較器Uz1、Uz2和Uz為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓；UD1、UD2為正向?qū)▔航挡豢扇鄙?！第六十六頁，共七十五頁?022年，8月28日窗口比較器1、當(dāng)uI>URH時，uO1=－uO2