开关断开时,I = 0,开关两端电阻为 ∞ 。
开关闭合时,R = 0,开关两端电压为 0。
开 关动作瞬时完成。
以上三点不受温度等环境因素影响。
在脉冲与数字电路中，晶体管经常被当作开关（电子
开关）来使用，那么晶体管工作于开关状态其开关特性是
什么？
开关元件的作用是能把电路 接通 和 断开 。接通就是要元
件呈现很小的电阻，最好接近于短路；断开就是要元件呈现
很大的电阻，最好接近于开路。
K
硅二极管的伏安特性如图所示：
+-
V D
( V D 0, 5 V )
K
+ -
V D
( V D 0, 6 V )
V D = 0, 7 V
由于二极管具有单向导电性,外加正向电压时导通, 外
加反向电压时截止 。所以，二极管是受外加电压极性控制的
开关。
正向特性：
硅二极管导通，伏安特性曲线
非常陡峭。正向压降为 0.7V的恒压
源。
反向特性：
硅二极管截止，反相电流很小，
一般在 1μΑ 以下，反相运用时，硅
二极管相当于断开的开关。
/DVV
/I mA
30
20
1010?20?30?
2?
4?
6?
0 0.5 1.0
uA
/DVV
/I mA
10
8
64
220?40?60?
0.1?
0.2?
0.3?
0.50 +-
V D
( V D 0 V )
I O
+ -
V D
( V D 0 V )
R D
锗二极管的伏安特性如图所示：
正向特性：
锗二极管导通，正向伏安特性变
化缓慢。正向压降随正向电流的增加
而增加。可用等效电阻 RD表示。
反向特性：
锗二极管截止，反向电流较大，
一般在 0.01~0.3mΑ 。通常用恒流
源表示反向反向偏置锗二极管。恒
流源的大小等于锗二极管的反向电
流值。
通常情况下，可以将硅、锗二极管看作是理想开关，截
止认为开路，导通视为短路。
2.二极管反向恢复时间：
理想情况下：
当 VI = VF 时，二极管正偏而导通。
L
DFI
F R
VVi ??
当 VI = -VR时，二极管反偏而截至。
0?Fi
二极管由导通变为截止状态是不
能瞬间完成。
FV
RV
Fi
0
0
iV
i
t
t
Fi
+
-
VI
VDF
实际情况，二极管反偏时,0?
Fi
当 VI = VF 时，二极管导通。
L
DFI
F R
VVi ??
当 VI由 ＋ VF下跳到 － VR瞬间，
L
R
R R
Vi ??
二极管仍然导通,PN结两端仍有
很小管压降。只有经过一段时间 t R以后，
流经二极管的电流才近似等于反向电流
IO 。
t R,反向恢复时间。 t R = t s + t f
t s,存储时间。
t f,下降时间。
Fi
iV
0
t
FV
RV
i
t
0
Fi
Ri
反向电流
Rt
St ft
+
-
VI
VDF
PN结正偏时，在外电压作用下,PN结两端多数载流
子不断向对方扩散,P区 的 空穴 扩散到 N区, N区 的 电子 扩散
到 P区 。 P区存有大量电子,N区存有大量空穴。
当外加电压由＋ VF下跳到－ VR时：
P区积累的大量电子被反向电场拉回到 N区,N区积累
的大量空穴被反向电场拉回到 P区。形成电子、空穴漂移电
流，这两个漂移电流就构成了反向电流 i R = -VR/RL 。
存储时间 ts, 反向电流 i R 使存储电荷逐渐消失,靠近空间电荷
区的存储电荷消失的比较快,当空间电荷区的边界处没有存储
电荷时,二极管由正偏转向反偏。存储时间结束。
下降时间 tf, 二极管由正偏转向反偏以后，反向电流随漂
移电流的减少而减小。一般认为反向电流近似为, － 0.1
VR / RL时,下降时间 t f 结束。 t R一般只有几个 ns
? ???
V I
0
t
V I
0
t
①,限幅原理：
利用二极管单向导电性,完成限幅。在理想模
型下,VD >0 二极管导通。 VD<0 二极管截至。
②,限幅用途,整形
波形变换
波形选择
③,限幅电路的三种形式：
串连限幅
并联限幅
双向限幅
V I
0
t
二极管和输出端串联。 限幅条件,R ? rd
当 Vi > 0,D 导通,VO = Vi 。
当 Vi < 0,D 截至,VO = 0 。
二极管负极输出是下限幅,
即限幅电平为 0的下限幅器。
V I
0
t
二极管正极输出是上限幅,
即限幅电平为 0的上限幅器。0 t
iv
Ov
iv
0
t
Ov
VI
D
R VOVI
D
R VO
V I
0
t
Vi > E,D 导通。 VO = Vi
Vi < E, D 截止。 VO = E
iv Ov
E+
-
VI
D
R V
OE
特点：二极管和输出端并联
V I
0
t
V I
0
t
V I
0
t
V I
0
t
iv
Ov
iv
Ov
并联上限幅
并联下限幅
VI D
R
VO
VOVI D
R
串联双向限幅器
限幅条件,V2>V1, D2 正偏导通,D1反偏截止。 D1
能否导通看 A 点电位。
1
21
12
1 RRR
VVVV
A ??
???
Vi < VA, D1 止,D2 导。 VO=VA
VA < Vi < V2,D1,D2 均导。 VO=Vi
Vi > V2,D1 导,D2 止。 VO=V2
并联双向限幅器用同样分析方法。
iv Ov
t
0
2V
AV
A 在输入端不加信号时：
输入电压 Vi〉
VA,D1才会导
通。
V2和 VA分别为
两个二极管导
通或截止的分
界。+-V1VI
D1
R1
VO+
-V2
D2
R2
限幅电
平为 VA
的下限
器幅
限幅电
平为 V2
的上限
器幅
下面主要讨论寄生电容对二极管限幅器的影响。
寄生电容, 接线电容、下一级输入电容之和。
前面对二极管限幅器的分析没有考虑二极管的开关惰性和
寄生电容的影响，其结果只适应于低速工作场合。在高速工作
时，二极管的开关惰性和寄生电容的影响是不能忽略的。
二极管限幅器作高速应用时：
首先选用高速开关二极管，其反向恢复时间远小于工作周
期。所以其开关惰性和结电容可以忽略不计。
其次要注意输出端寄生电容对输出波形有较大的影响，限
幅电阻越大，对波形影响也就越大。
首先输入理想方波
t
iv Ov
0
2E?
1E
rt
ft
当,VI=-E2,D截止 VO=0
当,VI从 -E2跳变为 +E1时,D导通。 +E1通过 rd向 CO充电。
充电时常数 τ ＝ rd co
当,VI从 +E1跳变为 -E2时,D截止。 CO通过电阻 R放电。
放电时常数 τ ＝ RCO
输出电压上升时间：
Odr Crt 3.2?
输出电压下降时间：
Of RCt 3.2?
由于 R? rd，所以
下降时间要比上升时
间慢的多。
要改善下降边，
必须减小 R。减小 R
又会带来输出幅度减
小。
所以串连限幅器
的下降边要比上升边
差很多。
VOVI R C
O
drD
iv Ov
0 t
1E
2E?
当,VI=-E2,D导通,VO=0
当,VI从 -E2跳变为 +E1时,D截止。 +E1通过 R向 CO充电。
输出电压上升时间,Or RCt 3.2?
当,VI从 +E1跳变为 -E2时,二极管能不能导通？
由于电容上电压不能突变,D仍然截止。 VO以时常数 RCO从
+E1趋向于 -E2放电。
放电三要素：
? ? 10 EV O ???
? ? 2EV O ???
ORC??
输出电压：
? ? RCtO eEEEV －122 ????
VI D
R
COVO
iv Ov
1E
0
2E?
t ? ? RC
t
O eEEEV
－
122 ????
当：输出电压 VO下降到低于零时，二级管立即导通，且将
输出电压限制在 0V。
所以令 VO=0,代入公式，求出下降时间 tf:
ft
2
21ln
E
EERCt
Of
?? 如果 E1=E2,Of RCt 7.0?
并联限幅器下降沿比上升沿要陡峭。
串连限幅具有陡峭的上升沿。
并连限幅具有陡峭的下降沿。
串连限幅具有陡峭的下降沿。
并连限幅具有陡峭的上升沿。
在工程设计中根据实际需要进行选择。
