电子线路,指包含电子器件、并能对电
信号实现某种处理的功能电路。
概 述
电路组成,电子器件 + 外围电路
电子器件,二极管、三极管、场效应管、
集成电路。
外围电路,直流电源、电阻、电容、
电流源电路等。
1.1 半导体物理基础知识
1.3 晶体二极管电路分析方法
1.2 PN结
1.4 晶体二极管的应用
1.0 概述
第一章 晶体二极管
概 述
晶体二极管结构及电路符号：
PN结正偏（ P接 +,N接 -）, D导通。
P N正极 负极
晶体二极管的主要特性,单方向导电特性
PN结反偏（ N接 +,P接 -）, D截止。即
主要用途,用于整流、开关、检波电路中。
半导体,导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
1.1 半导体物理基础知识
硅 ( Si ),锗 ( Ge ) 原子结构及简化模型：
+14 2 8 4 +32 2 8 418 +4
价电子
惯性核
硅和锗的单晶称为 本征半导体 。它们是制造
半导体器件的基本材料。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
硅和锗共价键结构示意图：
共价键
1.1.1 本征半导体
?当 T升高或光线照射时 产生 自由电子空穴对。
?共价键具有很强的结合力。 当 T=0K（无外界影
响）时，共价键中无自由移动的电子。
这种现象称
注意,空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。
本征激发 。
?本征激发
当原子中的价电子激发为自由电子时, 原子中留
下空位, 同时原子因失去价电子而带正电 。
当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成
一种运动，该运动可等效地看作是 空穴的运动 。
注意,空穴运动方向与价电子填补方向相反。
自由电子 — 带负电半导体中有两种导电的载流子
?空穴的运动
空 穴 — 带正电
温度一定时：
激发与复合在某一热平衡值上达到 动态平衡。
? 热平衡载流子浓度
热平衡载流子浓度：
本征半导体中 本征激发 ——产生 自由电子空穴对。电子和空穴相遇释放能量 ——复合。
i
kT
E
i peATn
g
??
?
22
3 0
T 导电能力ni或光照 热敏特性光敏特性
? N型半导体：
1.1.2 杂质半导体
+4
+4
+5
+4
+4
简化模型：
N型半导体 多子 ——自由电子少子 ——空穴
自由电子
本征半导体中掺入少量 五价 元素构成。
? P型半导体
+4
+4
+3
+4
+4
简化模型：
P型半导体 少子 ——自由电子
多子 ——空穴
空 穴
本征半导体中掺入少量 三价 元素构成。
? 杂质半导体中载流浓度计算
N型半导体 2inono npn ? （质量作用定理）
dnodno NpNn ???
（电中性方程）
P型半导体 2ipopo nnp ?
apoapo NnNp ???
杂质半导体呈电中性
少子浓度取决于温度。
多子浓度取决于掺杂浓度。
1.1.3 两种导电机理 ——漂移和扩散
载流子在电场作用下的运动运动称 漂移运动，
所形成的电流称 漂移电流。
漂移电流密度 EqpJ Ppt ??
EpqJ nnt )( ????
总漂移电流密度,)(
nPntptt ?? npEqJJJ ????
迁移率
?漂移与漂移电流
电导率：
)(1 nPt ??
?
? npq
E
J ????
? 半导体的电导率
电阻：
S
l
SJ
El
I
VR ????
t
电压,V = E l
电流,I = S Jt
+ -V
长度 l截面积 S
电场 E
I
载流子在浓度差作用下的运动称 扩散运动，
所形成的电流称 扩散电流。
扩散电流密度,
x
xpqDJ
d
)(d
ppd ??
x
xnDqJ
d
)(d)(
nnd ???
?扩散与扩散电流
N 型 硅光照
n(x)
p(x)
载流子浓度
x
no
po
1.2 PN结
利用掺杂工艺，把 P型半导体和 N型半导体在原子
级上紧密结合,P区与 N区的交界面就形成了 PN结。
掺杂
N型P型
PN结
1.2.1 动态平衡下的 PN结
阻止多子扩散
出现内建电场
开始因浓度差 产生空间电荷区引起多子扩散
利于少子漂移
最终达动态平衡
注意,PN结处于动态平衡时，扩散电流与漂移电
流相抵消，通过 PN结的电流为零。
?PN结形成的物理过程
注意,掺杂浓度（ Na,Nd）越大，内建电位差 VB
越大，阻挡层宽度 l0越小。
?内建电位差：
2
i
da
TB ln n
NNVV ?
?阻挡层宽度,21
da
da
B0 )
2(
NN
NNV
ql
?? ?
室温时 锗管 VB ? 0.2 ~ 0.3V
硅管 VB ? 0.5 ~ 0.7V
1.2.2 PN结的伏安特性
? PN结 ——单向导电特性
P+ N
内建电场 E
lo
+ -
V
PN结 正偏
阻挡层变薄
内建电场减弱
多子扩散 >>少子漂移
多子扩散形成 较大 的正向电流 I PN结导通
I
电压 V ? 电流 I ??
? PN结 ——单向导电特性
P+ N
内建电场 E
lo
- +
V
PN结 反偏
阻挡层变宽
内建电场增强
少子漂移 >>多子扩散
少子 漂移 形成 微小 的反向电流 IR PN结截止
IR
IR与 V 近似无关。
温度 T ? 电流 IR??
结论,PN结具有单方向导电特性。
? PN结 ——伏安特性方程式
PN结正、反向特性，可用理想的指数函数来描述：
)1( TS ?? V
V
eII
q
kTV ?
T
热电压 ? 26mV（室温）其中：
IS为反向饱和电流，其值与外加电压近似
无关，但受温度影响很大。
正偏时,T
S
V
V
eII ?
反偏时：
SII ??
? PN结 ——伏安特性曲线
ID(mA)
V(V)V
D(on)-IS
SiGe
VD(on)= 0.7V
IS=(10-9~10-16)A硅 PN结
VD(on)= 0.25V
锗 PN结 I
S=(10-6~10-8)A
V >VD(on)时 随着 V ? 正向 R很小I ?? PN结导通；
V < VD(on)时 IR很小 (IR?-IS) 反向 R很大 PN结截止。
温度每升高 10℃, IS约增加一倍。
温度每升高 1℃, VD(on)约减小 2.5mV。
|V反 |?=V(BR)时，
? IR急剧 ???，
? PN结反向击穿。
1.2.3 PN结的击穿特性
雪崩击穿
齐纳击穿
PN结掺杂浓度较低 (lo较宽 )发生条件
外加反向电压较大 (>6V)
形成原因, 碰撞电离 。
V(BR)
ID(mA)
V(V)
形成原因,场致激发。
发生条件 PN结掺杂浓度较高 (lo较窄 )外加反向电压较小 (<6V)
因为 T??载流子运动的平均自由路程 ??V(BR)?。
? 击穿电压的温度特性
? 雪崩击穿电压 具有正温度系数。
? 齐纳击穿电压 具有负温度系数。
因为 T??价电子获得的能量 ??V(BR)?。
? 稳压二极管
VZ
ID(mA)
V(V)I
Zmin
IZmax
+
-
VZ
? 利用 PN结的反向击穿特
性，可 制成稳压二极管。
? 要求,Izmin< Iz < Izmax
1.2.4 PN结的电容特性
势垒区内空间电荷量随外加电压变化产生的电容效应。
? 势垒电容 CT
n
V
V
C
V
Q
C
)1(
)0(
d
d
B
T
V
T
?
???
? 扩散电容 CD
阻挡层外（ P区和 N区）贮存
的非平衡电荷量,随外加电压
变化产生的电容效应。
CT(0)
CT
V0
)( SDD IIkC ??
xn
少子浓度
x0-xp
P+ N
? PN结电容
? PN结反偏时, CT >> CD,则 Cj ≈ CT
PN结总电容,Cj = CT + CD
? PN结正偏时,CD >> CT,则 Cj ≈ CD
故,PN结正偏时，以 CD为主。
故,PN结 反偏时，以 CT为主。
通常,CD ≈几十 PF~ 几千 PF。
通常,CT ≈几 PF ~ 几十 PF。
1.3 晶体二极管电路分析方法
晶体二极管的内部结构就是一个 PN结 。 就其
伏安特性而言, 它有不同的表示方法, 或者表
示为不同形式的模型：
? 适于任一工作状态的 通用曲线模型
? 便于计算机辅助分析的 数学模型
直流简化电路模型
交流小信号电路模型? 电路分析时采用的
?数学模型 —伏安特性方程式
)1e( TS ?? V
V
II理想模型：
修正模型,)1e( T S
S ??
?
nV
IrV
II
rS — 体电阻 + 引线接触电阻 + 引线电阻
其中,n —非理想化因子 I 正常时, n ?1I 过小或过大时, n?2
注意,考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表
面漏电流的影响，实际 IS??理想 IS。
1.3.1 晶体二极管的模型
?曲线模型 —伏安特性曲线
V(BR)
I (mA)
V(V)V
D(on)-IS
当 V >VD(on)时 二极管 导通
当 V < VD(on)时 二极管 截止
当反向电压 V? V (BR)时 二极管 击穿
晶体二极管的伏
安特性曲线，通
常由实测得到。
?简化电路模型
折线等效,在主要利用二极管单向导电性的电路中，
实际二极管的伏安特性。
I
VV
D(on)
)1arctan (
DR
I
V0
a
b
I
VV
D(on)
a
b VD(on)
RD
D
+
-
理想状态,与外电路相比,VD(on)和 RD均可忽略时，
二极管的伏安特性和电路符号。
开关状态,与外电路相比,RD可忽略时的伏安特性。
简化电路模型,折线等效时，二极管的简化电路模型。
?小信号电路模型
：为二极管增量结电阻。
jr
)(26
QQ
T
j ??? II
Vr （室温）
sr
,PN结串联电阻, 数值很小 。
Cj,PN结结电容, 由 CD和 CT两部分构成 。
注意,高频电路中，需考虑 Cj影响。因高频工作时，
Cj容抗很小,PN结单向导电性会因 Cj的交流旁
路作用而变差。
T
Q
S
Qj
Q
T )]1e([
1
V
I
I
VV
I
r
VV
V
V
??
?
??
?
??
?
I
V
Q )1arctan(
jr
rs
rj Cj
?图解法
分析二极管电路主要采用：图解法, 简化分析法,
小信号等效电路法 。 （ 重点掌握简化分析法 ）
?写出管外电路直流负载线方程 。
1.3.2 晶体二极管电路分析方法
利用二极管曲线模型和管外电路所确定的负载线,
通过作图的方法进行求解 。
要求,已知二极管伏安特性曲线和外围电路元件值。
分析步骤：
?作直流负载线。
?分析直流工作点。
优点,直观。既可分析直流，也可分析交流。
例 1,已知电路参数和二极管伏安特性曲线，试求电
路的静态工作点电压和电流。
I
V
Q+
-
R
VDD D
I +
-
V
?由图可写出直流负载线方程,V=VDD-IR
?在直流负载线上任取两点：
解：
VDD
VDD/R
?连接两点，画出直流负载线。
VQ
IQ
令 I =0，得 V= VDD； 令 V =0，得 I = VDD / R；
?所得交点，即为 Q点。
?简化分析法
即将电路中二极管用简化电路模型代替, 利用
所得到的简化电路进行分析, 求解 。
? 将截止的二极管开路，导通的二极管用直流简化
电路模型替代，然后分析求解。
（ 1）估算法
? 判断二极管是导通还是截止？
?假设电路中二极管全部开路，分析其两端的电位。
理想二极管：若 V>0，则管子导通；反之截止。
实际二极管：若 V>VD(on)，管子导通；反之截止。
?当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子
优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。
例 2,设二极管是理想的，求 VAO值。
图 (a)，假设 D开路，则 D两端电压：
VD=V1–V2= –6 –12= – 18 < 0V，
解：
故 D截止 。 VAO =12V。
+
-
D
V2V1
+
-
A
O
VAO+-
12V-6V
3K?
(a)
+
-
-
+
D1
D2
V2V1
+
-
A
O
VAO
3K?
6V 9V
(b)
图 (b)，假设 D1,D2开路，则 D两端电压：
VD1=V2 – 0= 9V > 0V,VD2=V2–(–V1)=15V > 0V
由于 VD2 > VD1, 则 D2优先导通 。
此时 VD1= –6V < 0V,故 D1截止 。 VAO = –V1 = –6V 。
（ 2）画输出信号波形方法
根据输入信号大小 ? 判断二极管的导通与截止
? 找出 vO与 vI关系 ? 画输出信号波形。
例 3：设二极管是理想的,vi =6sin?t(V)，试画 vO波形。
解,vi> 2V时, D导通, 则 vO=vi
vi?2V时, D截止, 则 vO=2V
由此可画出 vO的波形 。
+
-
D
V
+
-
+
- 2V
100? R
vOvi t
6
20
vi(V)
vO(V)
t02
6
?小信号分析法
即将电路中的二极管用小信号电路模型代替, 利用
得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量 。
分析步骤：
? 将直流电源短路，画交流通路。
? 用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。
? 利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。
1.4 晶体二极管的应用
电源设备组成框图：
电 源
变压器
整流
电路
滤波
电路
稳压
电路vi vO
t
vi
t
v1
t
v2
t
v3
t
vO
? 整流电路
1.4.1 整流与稳压电路
D
+
-
+
-
R vOvi
当 vi> 0V时, D导通, 则 vO=vi
当 vi?0V时, D截止, 则 vO=0V
由此, 利用二极管的单向导
电性, 实现了 半波整流 。
若输入信号为正弦波：
平均值：
imo
1 VV
??
VO
t0
vi
t0
vO
? 稳压电路
某原因 VO? ? IZ?? ? I ?
限流电阻 R,保证稳压管工作在 Izmin~ Izmax之间
稳压原理：
VO? ? VR?
VO= VZ输出 电压：
D
+
-
+
-
R
RL
IL
VI VO
IZI
1.4.2 限幅电路 (或削波电路 ）
?V2<vi<V1时, D1,D2截止,vo=vi
t0
vi
t0
vO
Vi?V1时, D1导通, D2截止,vo=V1
Vi??V2时, D2导通, D1截止,vo=V2
由此, 电路实现双向限幅功能 。
vOvi +
-
D1 +
-
+
-
R
D2
V1 -V2+-
其中, V1为上 限幅电平, ?V2为下 限幅电平 。
V1
-V2
-V2
V1
信号实现某种处理的功能电路。
概 述
电路组成,电子器件 + 外围电路
电子器件,二极管、三极管、场效应管、
集成电路。
外围电路,直流电源、电阻、电容、
电流源电路等。
1.1 半导体物理基础知识
1.3 晶体二极管电路分析方法
1.2 PN结
1.4 晶体二极管的应用
1.0 概述
第一章 晶体二极管
概 述
晶体二极管结构及电路符号：
PN结正偏（ P接 +,N接 -）, D导通。
P N正极 负极
晶体二极管的主要特性,单方向导电特性
PN结反偏（ N接 +,P接 -）, D截止。即
主要用途,用于整流、开关、检波电路中。
半导体,导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
1.1 半导体物理基础知识
硅 ( Si ),锗 ( Ge ) 原子结构及简化模型：
+14 2 8 4 +32 2 8 418 +4
价电子
惯性核
硅和锗的单晶称为 本征半导体 。它们是制造
半导体器件的基本材料。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
硅和锗共价键结构示意图：
共价键
1.1.1 本征半导体
?当 T升高或光线照射时 产生 自由电子空穴对。
?共价键具有很强的结合力。 当 T=0K（无外界影
响）时，共价键中无自由移动的电子。
这种现象称
注意,空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。
本征激发 。
?本征激发
当原子中的价电子激发为自由电子时, 原子中留
下空位, 同时原子因失去价电子而带正电 。
当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成
一种运动，该运动可等效地看作是 空穴的运动 。
注意,空穴运动方向与价电子填补方向相反。
自由电子 — 带负电半导体中有两种导电的载流子
?空穴的运动
空 穴 — 带正电
温度一定时：
激发与复合在某一热平衡值上达到 动态平衡。
? 热平衡载流子浓度
热平衡载流子浓度：
本征半导体中 本征激发 ——产生 自由电子空穴对。电子和空穴相遇释放能量 ——复合。
i
kT
E
i peATn
g
??
?
22
3 0
T 导电能力ni或光照 热敏特性光敏特性
? N型半导体：
1.1.2 杂质半导体
+4
+4
+5
+4
+4
简化模型：
N型半导体 多子 ——自由电子少子 ——空穴
自由电子
本征半导体中掺入少量 五价 元素构成。
? P型半导体
+4
+4
+3
+4
+4
简化模型：
P型半导体 少子 ——自由电子
多子 ——空穴
空 穴
本征半导体中掺入少量 三价 元素构成。
? 杂质半导体中载流浓度计算
N型半导体 2inono npn ? （质量作用定理）
dnodno NpNn ???
（电中性方程）
P型半导体 2ipopo nnp ?
apoapo NnNp ???
杂质半导体呈电中性
少子浓度取决于温度。
多子浓度取决于掺杂浓度。
1.1.3 两种导电机理 ——漂移和扩散
载流子在电场作用下的运动运动称 漂移运动，
所形成的电流称 漂移电流。
漂移电流密度 EqpJ Ppt ??
EpqJ nnt )( ????
总漂移电流密度,)(
nPntptt ?? npEqJJJ ????
迁移率
?漂移与漂移电流
电导率：
)(1 nPt ??
?
? npq
E
J ????
? 半导体的电导率
电阻：
S
l
SJ
El
I
VR ????
t
电压,V = E l
电流,I = S Jt
+ -V
长度 l截面积 S
电场 E
I
载流子在浓度差作用下的运动称 扩散运动，
所形成的电流称 扩散电流。
扩散电流密度,
x
xpqDJ
d
)(d
ppd ??
x
xnDqJ
d
)(d)(
nnd ???
?扩散与扩散电流
N 型 硅光照
n(x)
p(x)
载流子浓度
x
no
po
1.2 PN结
利用掺杂工艺，把 P型半导体和 N型半导体在原子
级上紧密结合,P区与 N区的交界面就形成了 PN结。
掺杂
N型P型
PN结
1.2.1 动态平衡下的 PN结
阻止多子扩散
出现内建电场
开始因浓度差 产生空间电荷区引起多子扩散
利于少子漂移
最终达动态平衡
注意,PN结处于动态平衡时，扩散电流与漂移电
流相抵消，通过 PN结的电流为零。
?PN结形成的物理过程
注意,掺杂浓度（ Na,Nd）越大，内建电位差 VB
越大，阻挡层宽度 l0越小。
?内建电位差：
2
i
da
TB ln n
NNVV ?
?阻挡层宽度,21
da
da
B0 )
2(
NN
NNV
ql
?? ?
室温时 锗管 VB ? 0.2 ~ 0.3V
硅管 VB ? 0.5 ~ 0.7V
1.2.2 PN结的伏安特性
? PN结 ——单向导电特性
P+ N
内建电场 E
lo
+ -
V
PN结 正偏
阻挡层变薄
内建电场减弱
多子扩散 >>少子漂移
多子扩散形成 较大 的正向电流 I PN结导通
I
电压 V ? 电流 I ??
? PN结 ——单向导电特性
P+ N
内建电场 E
lo
- +
V
PN结 反偏
阻挡层变宽
内建电场增强
少子漂移 >>多子扩散
少子 漂移 形成 微小 的反向电流 IR PN结截止
IR
IR与 V 近似无关。
温度 T ? 电流 IR??
结论,PN结具有单方向导电特性。
? PN结 ——伏安特性方程式
PN结正、反向特性，可用理想的指数函数来描述：
)1( TS ?? V
V
eII
q
kTV ?
T
热电压 ? 26mV（室温）其中：
IS为反向饱和电流，其值与外加电压近似
无关，但受温度影响很大。
正偏时,T
S
V
V
eII ?
反偏时：
SII ??
? PN结 ——伏安特性曲线
ID(mA)
V(V)V
D(on)-IS
SiGe
VD(on)= 0.7V
IS=(10-9~10-16)A硅 PN结
VD(on)= 0.25V
锗 PN结 I
S=(10-6~10-8)A
V >VD(on)时 随着 V ? 正向 R很小I ?? PN结导通；
V < VD(on)时 IR很小 (IR?-IS) 反向 R很大 PN结截止。
温度每升高 10℃, IS约增加一倍。
温度每升高 1℃, VD(on)约减小 2.5mV。
|V反 |?=V(BR)时，
? IR急剧 ???，
? PN结反向击穿。
1.2.3 PN结的击穿特性
雪崩击穿
齐纳击穿
PN结掺杂浓度较低 (lo较宽 )发生条件
外加反向电压较大 (>6V)
形成原因, 碰撞电离 。
V(BR)
ID(mA)
V(V)
形成原因,场致激发。
发生条件 PN结掺杂浓度较高 (lo较窄 )外加反向电压较小 (<6V)
因为 T??载流子运动的平均自由路程 ??V(BR)?。
? 击穿电压的温度特性
? 雪崩击穿电压 具有正温度系数。
? 齐纳击穿电压 具有负温度系数。
因为 T??价电子获得的能量 ??V(BR)?。
? 稳压二极管
VZ
ID(mA)
V(V)I
Zmin
IZmax
+
-
VZ
? 利用 PN结的反向击穿特
性，可 制成稳压二极管。
? 要求,Izmin< Iz < Izmax
1.2.4 PN结的电容特性
势垒区内空间电荷量随外加电压变化产生的电容效应。
? 势垒电容 CT
n
V
V
C
V
Q
C
)1(
)0(
d
d
B
T
V
T
?
???
? 扩散电容 CD
阻挡层外（ P区和 N区）贮存
的非平衡电荷量,随外加电压
变化产生的电容效应。
CT(0)
CT
V0
)( SDD IIkC ??
xn
少子浓度
x0-xp
P+ N
? PN结电容
? PN结反偏时, CT >> CD,则 Cj ≈ CT
PN结总电容,Cj = CT + CD
? PN结正偏时,CD >> CT,则 Cj ≈ CD
故,PN结正偏时，以 CD为主。
故,PN结 反偏时，以 CT为主。
通常,CD ≈几十 PF~ 几千 PF。
通常,CT ≈几 PF ~ 几十 PF。
1.3 晶体二极管电路分析方法
晶体二极管的内部结构就是一个 PN结 。 就其
伏安特性而言, 它有不同的表示方法, 或者表
示为不同形式的模型：
? 适于任一工作状态的 通用曲线模型
? 便于计算机辅助分析的 数学模型
直流简化电路模型
交流小信号电路模型? 电路分析时采用的
?数学模型 —伏安特性方程式
)1e( TS ?? V
V
II理想模型：
修正模型,)1e( T S
S ??
?
nV
IrV
II
rS — 体电阻 + 引线接触电阻 + 引线电阻
其中,n —非理想化因子 I 正常时, n ?1I 过小或过大时, n?2
注意,考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表
面漏电流的影响，实际 IS??理想 IS。
1.3.1 晶体二极管的模型
?曲线模型 —伏安特性曲线
V(BR)
I (mA)
V(V)V
D(on)-IS
当 V >VD(on)时 二极管 导通
当 V < VD(on)时 二极管 截止
当反向电压 V? V (BR)时 二极管 击穿
晶体二极管的伏
安特性曲线，通
常由实测得到。
?简化电路模型
折线等效,在主要利用二极管单向导电性的电路中，
实际二极管的伏安特性。
I
VV
D(on)
)1arctan (
DR
I
V0
a
b
I
VV
D(on)
a
b VD(on)
RD
D
+
-
理想状态,与外电路相比,VD(on)和 RD均可忽略时，
二极管的伏安特性和电路符号。
开关状态,与外电路相比,RD可忽略时的伏安特性。
简化电路模型,折线等效时，二极管的简化电路模型。
?小信号电路模型
：为二极管增量结电阻。
jr
)(26
T
j ??? II
Vr （室温）
sr
,PN结串联电阻, 数值很小 。
Cj,PN结结电容, 由 CD和 CT两部分构成 。
注意,高频电路中，需考虑 Cj影响。因高频工作时，
Cj容抗很小,PN结单向导电性会因 Cj的交流旁
路作用而变差。
T
Q
S
Qj
Q
T )]1e([
1
V
I
I
VV
I
r
VV
V
V
??
?
??
?
??
?
I
V
Q )1arctan(
jr
rs
rj Cj
?图解法
分析二极管电路主要采用：图解法, 简化分析法,
小信号等效电路法 。 （ 重点掌握简化分析法 ）
?写出管外电路直流负载线方程 。
1.3.2 晶体二极管电路分析方法
利用二极管曲线模型和管外电路所确定的负载线,
通过作图的方法进行求解 。
要求,已知二极管伏安特性曲线和外围电路元件值。
分析步骤：
?作直流负载线。
?分析直流工作点。
优点,直观。既可分析直流，也可分析交流。
例 1,已知电路参数和二极管伏安特性曲线，试求电
路的静态工作点电压和电流。
I
V
Q+
-
R
VDD D
I +
-
V
?由图可写出直流负载线方程,V=VDD-IR
?在直流负载线上任取两点：
解：
VDD
VDD/R
?连接两点，画出直流负载线。
VQ
IQ
令 I =0，得 V= VDD； 令 V =0，得 I = VDD / R；
?所得交点，即为 Q点。
?简化分析法
即将电路中二极管用简化电路模型代替, 利用
所得到的简化电路进行分析, 求解 。
? 将截止的二极管开路，导通的二极管用直流简化
电路模型替代，然后分析求解。
（ 1）估算法
? 判断二极管是导通还是截止？
?假设电路中二极管全部开路，分析其两端的电位。
理想二极管：若 V>0，则管子导通；反之截止。
实际二极管：若 V>VD(on)，管子导通；反之截止。
?当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子
优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。
例 2,设二极管是理想的，求 VAO值。
图 (a)，假设 D开路，则 D两端电压：
VD=V1–V2= –6 –12= – 18 < 0V，
解：
故 D截止 。 VAO =12V。
+
-
D
V2V1
+
-
A
O
VAO+-
12V-6V
3K?
(a)
+
-
-
+
D1
D2
V2V1
+
-
A
O
VAO
3K?
6V 9V
(b)
图 (b)，假设 D1,D2开路，则 D两端电压：
VD1=V2 – 0= 9V > 0V,VD2=V2–(–V1)=15V > 0V
由于 VD2 > VD1, 则 D2优先导通 。
此时 VD1= –6V < 0V,故 D1截止 。 VAO = –V1 = –6V 。
（ 2）画输出信号波形方法
根据输入信号大小 ? 判断二极管的导通与截止
? 找出 vO与 vI关系 ? 画输出信号波形。
例 3：设二极管是理想的,vi =6sin?t(V)，试画 vO波形。
解,vi> 2V时, D导通, 则 vO=vi
vi?2V时, D截止, 则 vO=2V
由此可画出 vO的波形 。
+
-
D
V
+
-
+
- 2V
100? R
vOvi t
6
20
vi(V)
vO(V)
t02
6
?小信号分析法
即将电路中的二极管用小信号电路模型代替, 利用
得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量 。
分析步骤：
? 将直流电源短路，画交流通路。
? 用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。
? 利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。
1.4 晶体二极管的应用
电源设备组成框图：
电 源
变压器
整流
电路
滤波
电路
稳压
电路vi vO
t
vi
t
v1
t
v2
t
v3
t
vO
? 整流电路
1.4.1 整流与稳压电路
D
+
-
+
-
R vOvi
当 vi> 0V时, D导通, 则 vO=vi
当 vi?0V时, D截止, 则 vO=0V
由此, 利用二极管的单向导
电性, 实现了 半波整流 。
若输入信号为正弦波：
平均值：
imo
1 VV
??
VO
t0
vi
t0
vO
? 稳压电路
某原因 VO? ? IZ?? ? I ?
限流电阻 R,保证稳压管工作在 Izmin~ Izmax之间
稳压原理：
VO? ? VR?
VO= VZ输出 电压：
D
+
-
+
-
R
RL
IL
VI VO
IZI
1.4.2 限幅电路 (或削波电路 ）
?V2<vi<V1时, D1,D2截止,vo=vi
t0
vi
t0
vO
Vi?V1时, D1导通, D2截止,vo=V1
Vi??V2时, D2导通, D1截止,vo=V2
由此, 电路实现双向限幅功能 。
vOvi +
-
D1 +
-
+
-
R
D2
V1 -V2+-
其中, V1为上 限幅电平, ?V2为下 限幅电平 。
V1
-V2
-V2
V1
