【郑益慧】4.二极管的微变等效和稳压管

二极管的微变等效和稳压管

二极管的微变等效（正向特性）

下图红点标记位置：可以计算出这里得直流电阻

这里的斜率就近似于于交流电流

根据id的变化量比上ud的变化量，就是求这段曲线的斜率。也就是求导

动态电阻rd（二极管的阻值）的阻值和两个量有关：温度和静态电流，它是由Q U T共同影响的一个量

1. 这里的UT就是上面图中的温度的电压当量—》26mv
2. 这里的静态——>指的就是能够让二极管导通的直流电流得到大小。
3. 所以只要静态点变化，也就是直流电流的大小变化，动态电阻的阻值也会随之变化。

总结一下：就是对图中的伏安特性曲线进行求导，进行斜率的计算，得出结果：斜率和UT和ID有关，斜率对应的就是动态电阻的阻值。

那么如何分析一个二极管上面交流的响应呢？

必须分两步走.

①首先要看二极管工作在怎么样的直流环境下（也就是直流的大小）；直流决定后面交流的响应；

②分析交流电路

要分析二极管的微变等效，分下面几个步骤？

1.分析直流 ——》看它在静态的时候它所在的ID（直流电流的大小）在哪

2.动态电阻rd

一个二极管对于一个小的交流信号而言，这个二极管就可以等效为一个小的rd电阻。

这里相当于是把坐标轴上移了，这样才能看作是一个线性电阻。（也就是存在线性关系的电阻图）

而一旦认为是上移，那么直流电压源就不存在了，因为把二极管和直流电压源看作了一个整体。

也就是上面公式推导出来的动态电阻由直流电流大小和UT决定。

而此时的通过二极管的交流电流（id）也可以根据之前的公式推到出来。

而整个电路的交流电流iD（这个值表示，交流和直流都有）也可以推导出来。即等于id+ID

再次总结：这里可以等效出来线性电阻，前提是直流的存在。如果没有直流，只加交流，二极管根本不会导通，也不会存在上面的推论。

因此如图：

稳压二极管—反向特性

在一个很大的输出电流变化范围内，它的电压变化非常非常小。因此可以起到稳定电压的功能。

反向击穿不代表二极管损坏 ，而热击穿，会直接使其报废。

因此要利用反向特性做稳压二极管，必须做好散热。

稳压二极管符号：

硅管的导通电压：0.6V~0.8V；

双向稳压二极管

稳压二极管的伏安特性：

主要参数

击穿电压小于6V，齐纳击穿

大于6V，雪崩击穿

• 温度系数

  

当小于4V时，一般以齐纳击穿为主了，那么温度系数是正的还是负的？

1. 温度越高，齐纳击穿越容易，且电压会降低（之前的第二节中有描述过）

2. 因此在小于4V时，是负温度系数。

3. 当大于7V时，以雪崩击穿为主，是正温度系数。温度越高，雪崩击穿的难度越大

温度雪崩、齐纳击穿的影响

• 温度越高，雪崩击穿需要的外加电压越大：因为温度升高之后，PN结中的晶格结构会产生晃动，导致粒子加速不稳定，那么需要利用外加电压的作用下，使得粒子加速更稳定。

• 温度越高，齐纳击穿需要的外加电压越小：因为温度升高之后，共价键中的价电子自己迸射出来的机会更大，那么需要内电场就越小，那么需要外加电压就越小。

  下如中稳压二极管的电流必须大于Iz，也要小于IzM，否则散热跟不上，就直接热击穿了报废了。

做一个计算：

我们将条件修改一下：

为什么会是负值呢？很明显二极管被击穿了。

稳压二极管两端的电压是多少呢？

R只有0.8欧。IL = Uz/RL = 6/0.2 = 30mv

u1-6 = 4V

假设此时Dz没有被击穿（因此相当于断路），那么Uo = U1*（0.2/0.8+0.2） = 2V

2V小于稳压二极管的6V，这也证明了不可能击穿。

而刚才按照这样的计算，Uo是8V，可以击穿。

总结：因此在分析时，必须先分析，稳压二极管是否被击穿。

如何使用稳压二极管：

根据下面的图：

这个稳压二极管稳定电压是6V，

要得到6V的稳定电压，这样接行吗？？？

不行！相当于稳压二极管两端电压是10V—12V

所以，一定要接限流电阻。

稳定过程：

当电源电压上升的时候，必然会引起稳压二极管两端电压的上升，

根据伏安特性曲线，电压上升一点点，流过稳压二极管的电流会大大上升，

必然造成流过电阻R的电流增大，使得电阻R的电压降增大，会抵消电源电压的上升，

使得稳压二极管两端仅用一点点电压上升的代价，就可以达到稳定。

这就是这个电阻R在这里的作用！

习题

• 1.2.1为什么结面积小的二极管的整流平均电流IF小，而最高工作频率fH:高？结面积大的二极管的整
  流平均电流IF大，而最高工作频率fH:低？

最大平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。最高工作频率它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定。

结面积小的结电容就小，所以工作频率高结面积小相当于导线细，所以只能用于小电流工作中.

• 二极管有几种折线化的伏安特性？它们分别适用于什么应用物合？

①理想二极管模型–正向导通时，压降为0：反向截止时，电流为0
该模型通常用于防止电源反接和开关电路中；
②恒压降模型–当二极管工作电流较大时，其两端电压为常数（通常硅管取0.7V,锗管取0.2
该模型通常利用二极管做简单的稳压源或者限幅电路使用；
③交流小信号模型–若电路中除有直流电源外，还有交流小信号，则对电路进行交流分析时，二极管可等效为交流电阻rd=26mV/IDQ(IDQ为静态电流)该模型常用于检波电路，

• 什么情况下应用二极管的微变等效电路来分析电路？

当电路中的直流基础上加上一个很小的交流信号此时分析二极管需要应用二极管的微变等效分析当电
路中只有直流时应用二极管的等效电路分析在直流上加上一个交流小信号后二极管上增加的管压降可
以用一个等效的动态电阻和电流的乘积来代替动态电阻=热电压除以电路中电流热电压在常温时约等
于26mV。

小信号模型用于加在二极管两端的信号为小信号
时。

• 能否将1.5V的电池直接以正向接法接到二极管两端？为什么？

不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V，管子会因电流过大而烧坏。

不能，普通二极管是不能的，一般导通电压为0.7V,你加到1.5V说明二极管导通了，此时二极管相当于导线，这样是不被允许的但是二极管有很多分类，有的发光二极管却可以这样接。