系列文章目錄
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- 系列文章目錄
- 二極管
- 二極管電路分析方法
- 理想模型
- 恒壓降模型
- 折線模型
- 小信號模型
- 高頻/開關
- 二極管應用
- 整流
- 限幅/鉗位
- 開關
- 齊納二極管
- 變容二極管
- 肖特基二極管
- 光電器件
- 光電二極管
- 發光二極管
- 激光二極管
- 太陽能電池
二極管
硅二極管:死區電壓:0.5V,正向導通壓降為0.7V,硅二極管的反向電流更小
鍺二極管:死區電壓:0.1V,正向導通壓降為0.2V,對溫度的穩定性較差,儲量也少,不如沙子,雖然看下圖的效果是不錯。
二極管常見的幾個參數:
最大整流電流:長期運行時,允許通過的最大正向平均電流,否則會過熱燒壞
反向擊穿電壓:芯片手冊上的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一般,保證安全運行
反向電流:未擊穿時的反向電流,越小代表單向導電性越好,溫度升高會增加反向電流
極間電容:高頻或開關狀態應用的時候要考慮
反向恢復時間:由于PN結電容效應,二極管電壓極性反轉的時候,會產生較大的反向電流,之后才能截止
IRM:最大反向恢復電流,TRR:反向恢復時間
二極管電路分析方法
圖解法就不介紹了,只適合一些簡單的二極管電路,沒啥用,還要知道二極管的I-V曲線才能計算,不如根據實際工程使用簡化模型進行分析
理想模型
正向導通壓降為0,反向導通壓降為無窮
恒壓降模型
二極管導通后,硅二極管恒壓降0.7V,鍺二極管恒壓降0.2V,這個時候電流是大于等于1mA的
折線模型
在恒壓降模型上,加入了一個內阻,更準確一些。
rD =200歐姆 (不變的)Vth=0.5V
電源電壓遠大于二極管壓降的時候,恒壓降模型和折線模型沒啥區別,但是恒壓降模型更簡單,主要還是看你所要計算的精度了。
小信號模型
前三個是大信號模型,僅考慮小信號變化時所建立的模型稱為小信號模型,電路在一定的直流工作情況下再疊加一個小的變化狀態。應用在更細致的分析中:
如果串聯了一個交流小信號源Vs,我們把只有VDD工作時候的狀態稱為靜態。
當Vs=Vm sin wt時(Vm<<VDD)
實際工作中會在Q‘和Q’‘之間移動
高頻/開關
rs表示半導體電阻(忽略不計),rd表示結電阻、CD擴散電容、CB勢壘電容、
常用模型中Cd包括擴散電容和勢壘電容的效果
正向偏置:rd較小,cd取決于擴散電容
反向偏置:rd較大,cd取決于勢壘電容
二極管應用
整流
半波整流電路:
限幅/鉗位
開關
常采用假設法:(說白了就是碰運氣分析,把所有能工作的情況分析一次)
假設二極管截止,相當于開路,分析其電壓對不對,是否能讓其截止
假設二極管導通,計算其電流值,是否大于0
齊納二極管
專門用于穩壓,又叫穩壓管,反接在電路中,利用其反向擊穿的特性,這個時候其電壓近乎穩定在一定值,電流會有明顯增大(所以需要限流),圖上的rz只有在穩壓值較大的時候可以忽略,一般情況下都忽略了
并聯式穩壓電路:這里的R是限流電阻,將穩壓管的電流限制在一定范圍內,芯片手冊會給穩定電流的范圍,電流太小了可能無法擊穿
穩壓狀態下的等效電路:
變容二極管
結電容隨反向電壓的增加而減小,一般在5~300PF之間,例如:彩電的電子調諧器,利用直流電壓控制二極管結結電容量實現改變諧振頻率
肖特基二極管
又稱金屬-半導體二極管,表面勢壘二極管
特點:
電容效應特別小、工作速度非常快,適合高頻或開關
正向導通門坎電壓和壓降都比較低,但同時其反向擊穿電壓較低,反向漏電流也較大
光電器件
光電二極管
將光轉換為電,反向電流和照度成正比
下圖為電路模型:也就是有相當有一個恒流源
不同照度下的電流:(靈敏度0.1uA/lx)
發光二極管
工作電流一般在幾mA到幾十mA之間,應用在光纜傳輸脈沖信號,與光電二極管配合完成信號傳遞
激光二極管
產生相干的單色光信號,適合光纜傳輸,主要發射的是紅外線,應用在DVD播放機和光驅,激光打印機的打印頭
太陽能電池
光照射的時候會產生光電流