模拟电子技术基础

2.7 二极管的直流等效电路(直流模型)

• 二极管的直流等效电路模型

  • 电子电路与一般电路的区别就在于电子电路中有半导体器件(如二极管)，如果能在一定条件下，用线性元件等效半导体器件，就可以得到一个与一般电路没有太多区别的电路。
  • 为了等效半导体器件，我们要给半导体器件建立各种各样的模型，而在直流电路中，我们为二极管建立了直流等效的模型。
  • 二极管的直流等效电路模型是一个静态模型。
  • 二极管的直流等效模型是它的伏安特性曲线折线化而得到的。
    • 因为伏安特性是稳态特性，即是逐点测试出来的，所以经等效后的伏安特性也应是连续的。

• 二极管伏安特性曲线折线化后的三种情况

注：虚线实际的伏安特性，实线是理想化之后的伏安特性。

• 此时认为二极管是由一理想二极管构成的

- 此时的二极管可以认为是一个理想的开关，所以在正向导通时(即可认为二极管无压降)，在反向截止时反向饱和电流。

• 此时认为二极管是由一理想二极管和一电压为的电池构成

- 注意，不一定为开启电压，也可以是二极管导通后的某一个电压值。
- 此时的二极管在其正向导通后端电压就为，即，在反向截止时反向饱和电流。
- 此种情况的二极管直流等效模型是在近似分析中最常用的直流模型。

• 此时认为二极管是由一理想二极管和一电压为的电池和一阻值为的等效电阻构成

- 此时二极管电压变化的时候，电流也随之线性变化，即在正向导通时和成线性关系，在反向截止时反向饱和电流。
- 此种情况的二极管直流等效模型是误差最小的等效模型。

• 讨论：电源电压值不同(如、、)时如何求解回路电流

  • 如图所示为一含二极管(硅管)的电子电路

    
    
  • 当电源的电压大于二极管的开启电压时，回路中就一定会有电流，且在一定条件下，可认为在导通时，回路电流为一确定的值。
  • 当电源电压为时
    • 因为二极管(硅管)导通电压为，所以电源电压为时就可认为远远大于二极管的正向导通电压，即在求解回路的电流时可以忽略二极管的管压降，所以在电源电压时，有。
  • 当电源电压为时
    • 电源的电压为时，虽然也明显大于二极管(硅管)的正向导通电压，但为了降低误差，所以我们不能忽略管压降，即在电源电压时，有。
      • 此处二极管为硅管，硅管在正向导通时的电压可取，一般取值为，取值的不同对实际计算数值的结果影响不大，具体看对误差的要求。
  • 当电源电压为时
    • 电源的电压为时，相对于二极管(硅管)的导通电压不能认为是远远大于或是明显大于，仅仅只是略大于的关系，所以在电源电压时，必须要实测伏安特性曲线，利用第三种模型求，即用图解法进行求解。

所以，三种不同的等效直流模型是在三种不同的场合下应用的，应根据不同的情况选择不同的直流等效电路，采用不同的求解方法进行求解。