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二极管的等效电路开关特性

Qiao 电工基础 2023-03-16 15:20:06
   一、二极管的电容效应L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    二极管具有电容效应。它的电容包括势垒电容CB和扩散电容CD。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
   1.势垒电容CB(Cr)L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    前面已经讲过,PN结内缺少导电的载流子,其电导率很低,相当于介质;而PN结两侧的P区、N区的电导率高,相当于金属导体。从这一结构来看,PN结等效于一个电容器。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    事实上,当PN结两端加正向电压时,PN结变窄,结中空间电荷量减少,相当于电容"放电",当PN结两端加反向电压时,PN结变宽,结中空间电荷量增多,相当于电容"充电"。这种现象可以用一个电容来模拟,称为势垒电容。势垒电容与普通电容不同之处,在于它的电容量并非常数,而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时,势垒电容减小;反向电压减小时,势垒电容增大。目前广泛应用的变容二极管,就是利用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
   2.扩散电容CDL0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    PN结正向偏置时,N区的电子向P区扩散,在P区形成一定的非平衡载流子的浓度分布,即靠近PN结一侧浓度高,远离PN结的一侧浓度低。显然,在P区积累了电子,即存贮了一定数量的负电荷;同样,在N区也积累了空穴,即存贮了一定数即正电荷。当正向电压加大时,扩散增强,这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多,致使在两个区域内形成了电荷堆积,相当于电容器的充电。相反,当正向电压减小时,扩散减弱,即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数减少,造成两个区域内电荷的减少,、这相当于电容器放电。因此,可以用一个电容来模拟,称为扩散电容。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    总之,二极管呈现出两种电容,它的总电容Cj相当于两者的并联,即Cj=CB + CD。二极管正向偏置时,扩散电容远大于势垒电容 Cj≈CD ;而反向偏置时,扩散电容可以忽略,势垒电容起主要作用,Cj≈CB 。 L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
   二、二极管的等效电路L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    二极管是一个非线性器件,对于非线性电路的分析与计算是比较复杂的。为了使电路的分析简化,可以用线性元件组成的电路来模拟二极管。使线性电路的电压、电路关系和二极管外特性近似一致,那么这个线性电路就称为二极管的等效电路。显然等效电路是在一定条件下的近似。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    二极管应用于直流电路时,常用一个理想二极管模型来等效,可把它看成一个理想开关。正偏时,相当于"开关"闭合(ON),电阻为零,压降为零;反偏时,相当于"开关"断开(OFF),电阻为无限大,电流为零。由于理想二极管模型突出表现了二极管最基本的特性--单向导电性,所以广泛应用于直流电路及开关电路中。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    在直流电路中如果考虑到二极管的电阻和门限电压的影响。实际二极管可用图Z0112所示的电路来等效。

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    在二极管两端加直流偏置电压和工作在交流小信号的条件下,可以用简化的电路来等效。图中rs为二极管P区和N区的体电阻。L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    三、二极管的开关特性L0K金桥电子网-提供各种电子资料阅读与下载门户网站
    二极管正偏时导通,相当于开关的接通;反偏时截止相当于开关的断开,表明二极管具有开关特性。不过一个理想的开关,在接通时开关本身电阻为零,压降为零,而断开时电阻为无穷大,电流为零,而且要求在高速开关时仍具有以上特性,不需要开关时间。但实际二极管作为开关运用,并不是太理想的。因为二极管正向导通时,其正向电阻和正向降压均不为零;反向戳止时,其反向电阻也不是无穷大,反向电流也不为零。并且二极管开、关状态的转换需要一定时间.这就限制了它的开关速度。因此作开关时,应选用正向电阻RF小、反向电阻RR大、开关时间小的开关二极管。 
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