1.3 二极管的应用_电子线路学习指导与巩固练习-QQ阅读男生科幻网

书名：电子线路学习指导与巩固练习
作者名：王英吴建春主编
本章字数：1993字
更新时间：2020-08-28 03:22:05

1.3 二极管的应用

学习目标

1.掌握理想二极管的等效电路。

2.会分析限幅电路的工作原理，会画出电路中各物理量的工作波形。

3.理解二极管的钳位作用。

内容提要

由于二极管的伏安特性是非线性的，为了分析计算方便，在特定的条件下，我们可以将其线性化处理，视为理想元件。

一、二极管等效电路

二极管是一种非线性器件，为了便于分析，在一定条件下，用线性元件所构成的电路来近似模拟二极管的特性，并用其取代电路中的二极管，这种电路称为二极管的等效电路。

1.理想模型

在电路中，若二极管导通时的正向压降远小于和它串联元件的电压，二极管截止时反向电流远小于与之并联元件的电流，那么可以忽略管子的正向压降和反向电流把二极管理想化为一个开关，当外加正向电压时，二极管导通，正向压降为0，相当于开关闭合，当外加反向电压时，二极管截止，反向电流为0，相当于开关断开，理想二极管的等效电路如图1-3-1（a）所示。

2.恒压模型

二极管工作电流较大时，正向压降为一个常量（硅管的典型值为0.7V），不随正向电流变化，截止时反电流为零，如图1-3-1（b）所示。

图1-3-1 二极管的等效电路

3.微变模型

二极管加正向偏置时，伏安特性曲线上将有一个静态工作点，即Q点。若在Q点的基础上外加微小的变化量，则可以用Q点为切点的直线来近似微小变化时的伏安变化曲线。二极管可等效成一个动态电阻rd，且rd=ΔuD/ΔiD，如图1-3-1（c）所示。

二、二极管应用电路

二极管的应用主要是其单向导电性。对一个二极管应用电路进行分析时，首先要判别二极管的工作状态———导通或截止。其判别方法是：假设二极管断开，求其阳极与阴极间的电位差UVD，若UVD＞UD，则二极管导通，否则二极管截止；若电路中存在多个承受大小不等的正向电压的二极管，则承受正向电压较大者优先导通，其两端电压为其导通电压UD，然后再用上述方法判断其余二极管。

1.限幅电路

限幅电路的功能就是限制输出电压的幅度。

在分析二极管组成的限幅电路时，根据电路可先判断二极管是否导通。若导通，输出的电压是什么；若二极管不通，输出的电压又是什么，然后再根据电路的输入电压（电流），判断二极管导通和截止的范围，从而画出电路的输出电压（电流）波形。

2.二极管的钳位作用

（1）当电路有输入信号时，利用PN结的单向导电性，可用二极管组成各种电路，将电路的输出电位钳制在输入电位称之为钳位。

（2）分析二极管的钳位作用

A.如果两个二极管共阴极连接，且阴极为低电位，则比较两二极管的阳极电位，电位高者优先导通，然后再根据二极管的单向导电性分析另外一个二极管的工作状态；

B.如果两二极管共阳极连接且阳极为高电位，则可比较其阴极电位，阴极电位低者优先导通，再判断另一个二极管的工作状态。

【例1-3-1】如图1-3-2（a）所示，已知ui=Umsinωt，且Um＞US，试分析工作原理，并作出输出电压uo的波形。

【要点解析】该电路是利用二极管作为正向限幅器的。

【解】（1）二极管导通的条件是ui＞US，由于VD为理想二极管，VD一旦导通，管压降为零，此时uo=US。

（2）当ui≤US时，二极管VD截止，该支路断开，R中无电流，其压降为0，所以uo=ui。

（3）根据以上分析，可作出uo的波形，如图1-3-2（b）所示，由图可见，输出电压的正向幅度被限制在US值。

图1-3-2

注意：作图时，uo和ui的波形在时间轴上要对应，这样才能正确反映uo的变化过程。

【例1-3-2】电路如图1-3-3所示，VD1、VD2均为理想二极管，试分析VD1、VD2的工作状态。

【要点解析】在分析电路时，可先将两二极管都看成不通，UA=5V，UB=10V，UF=-5V，两二极管共阴极连接且阴极为低电位，故VD2阳极电位高，优先导通；VD2导通后，由于UD=0，故可将VD2视为短路，然后根据恒压源的特点，有UF=10V，即输出电位被钳制在10V，这时VD1承受反向偏置，是截止的。