模电知识点总结（二）二极管

news2024/12/26 21:17:15

系列文章目录

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二极管
二极管电路分析方法
- 理想模型
- 恒压降模型
- 折线模型
- 小信号模型
- 高频/开关
二极管应用
- 整流
- 限幅/钳位
- 开关
- 齐纳二极管
- 变容二极管
- 肖特基二极管
- 光电器件
- - 光电二极管
  - 发光二极管
  - 激光二极管
  - 太阳能电池

二极管

硅二极管：死区电压：0.5V，正向导通压降为0.7V，硅二极管的反向电流更小

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锗二极管：死区电压：0.1V，正向导通压降为0.2V，对温度的稳定性较差，储量也少，不如沙子，虽然看下图的效果是不错。
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二极管常见的几个参数：
最大整流电流：长期运行时，允许通过的最大正向平均电流，否则会过热烧坏
反向击穿电压：芯片手册上的最高反向工作电压约为击穿电压的一般，保证安全运行
反向电流：未击穿时的反向电流，越小代表单向导电性越好，温度升高会增加反向电流
极间电容：高频或开关状态应用的时候要考虑
反向恢复时间：由于PN结电容效应，二极管电压极性反转的时候，会产生较大的反向电流，之后才能截止
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I_RM：最大反向恢复电流，T_RR：反向恢复时间

二极管电路分析方法

图解法就不介绍了，只适合一些简单的二极管电路，没啥用，还要知道二极管的I-V曲线才能计算，不如根据实际工程使用简化模型进行分析

理想模型

正向导通压降为0，反向导通压降为无穷

恒压降模型

二极管导通后，硅二极管恒压降0.7V，锗二极管恒压降0.2V，这个时候电流是大于等于1mA的
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折线模型

在恒压降模型上，加入了一个内阻，更准确一些。
r_D =200欧姆（不变的）V_th=0.5V
电源电压远大于二极管压降的时候，恒压降模型和折线模型没啥区别，但是恒压降模型更简单，主要还是看你所要计算的精度了。
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小信号模型

前三个是大信号模型，仅考虑小信号变化时所建立的模型称为小信号模型，电路在一定的直流工作情况下再叠加一个小的变化状态。应用在更细致的分析中：

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如果串联了一个交流小信号源V_s，我们把只有V_DD工作时候的状态称为静态。

当V_s=V_m sin wt时（V_m<<V_DD）
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实际工作中会在Q‘和Q’‘之间移动

高频/开关

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r_s表示半导体电阻（忽略不计），r_d表示结电阻、C_D扩散电容、C_B势垒电容、
常用模型中Cd包括扩散电容和势垒电容的效果

正向偏置：rd较小，c_d取决于扩散电容
反向偏置：rd较大，c_d取决于势垒电容

二极管应用

整流

半波整流电路：
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限幅/钳位

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开关

常采用假设法：（说白了就是碰运气分析，把所有能工作的情况分析一次）
假设二极管截止，相当于开路，分析其电压对不对，是否能让其截止
假设二极管导通，计算其电流值，是否大于0

齐纳二极管

专门用于稳压，又叫稳压管，反接在电路中，利用其反向击穿的特性，这个时候其电压近乎稳定在一定值，电流会有明显增大（所以需要限流），图上的r_z只有在稳压值较大的时候可以忽略，一般情况下都忽略了
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并联式稳压电路：这里的R是限流电阻，将稳压管的电流限制在一定范围内，芯片手册会给稳定电流的范围，电流太小了可能无法击穿

稳压状态下的等效电路：