半导体二极管及其基本电路
例1．求图所示电路的静态工作点电压和电流。
解：（1）图解分析法
首先把电路分为线性和非线性两部分，然后分别列出它们的端特性方程。在线性部分，其端特性方程为
Ｖ＝Ｖ1－ＩＲ
将相应的负载线画在二极管的伏安特性曲线上，如图所示，其交点便是所求的（ＩQ，ＶQ）。 （2）模型分析法 ①理想二极管模型 Ｖ＝0，Ｉ＝Ｖ1／Ｒ
②恒压降模型 设为硅管，Ｖ＝0.7V，Ｉ＝（Ｖ1－Ｖ）／Ｒ 例2．图所示电路中，设Ｄ为理想二极管，试画出其传输特性曲线（Ｖo～Ｖi）。
解：（1）ｖi<0，二极管Ｄ1、Ｄ2均截止，ｖo=2.5V。 （2）ｖi>0
当0<ｖi<2.5V时，二极管Ｄ1、Ｄ2均截止，ｖo=2.5V； 当ｖi>2.5V时，Ｄ1导通，假设此时Ｄ2尚未导通，则ｖ
o=(2/3)．(vi-2.5)+2.5V；
令ｖo=10V，则ｖi=13.75V，可见当ｖi>13.25V时，Ｄ1、Ｄ2均导通，此时ｖo=10V。传输特性曲线略。
例3．试判断图中二极管是导通还是截止？并求出AO两端电压ＶA0。设二极管为理想的。
解：
分析方法 ：（1）将D1、D2从电路中断开，分别出D1、D2两端的电压；
（2）根据二极管的单向导电性，二极管承受正向电压则导通，反之
则截止。若两管都承受正向电压，则正向电压大的管子优先导通，然后再按以上方法分析其它管子的工作情况。
本题中：Ｖ12=12V，Ｖ34=12+4=16V，所以D2优先导通，此时，Ｖ12=-4V，所以D1管子截止。ＶA0 = -4V。
例4．两个稳压管的稳压值ＶZ1=5V，ＶZ2=7V，它们的正向导通压降均为0.6V，电路在以下二种接法时，输出电压Ｖo为多少？若电路输入为正弦信号ＶI=20sinωt（V），画出图（a）输出电压的波形。
解：图（a）中D1、D2都承受反向偏压，所以输出电压Ｖo=ＶZ1+ＶZ2=5V+7V=12V
若输入正弦信号ＶI=20sinωt（V）： 在输入信号正半周， 若 ＶI<12V 稳压管处于反向截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≥12V 稳压管处于反向击穿状态，Ｖo=12V。
在输入信号负半周， 若ＶI> -1.2V稳压管处于截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≤-1.2V稳压管处于正向导通状态，Ｖo=-1.2V。
图（b）中D1承受正向电压、D2承受反向偏压，所以输出电压Ｖo=0.6V+7V=12.6V 。
单 元 检 测（二）
1、ＰＮ结外加正向电压时，扩散电流_______漂移电流，耗尽层_______。
2、（1）在图所示的电路中，当电源V=5V时，测得I=1mA。若把电源电压调整到V=10V，则电流的大小将是_____。
A.I=2mA B.I<2mA C.I>2mA
（2）设电路中保持V=5V不变。当温度为20摄氏度时，测得二极管正向电压ＶP=0.7V。当温度上升到40摄氏度时，则ＶP的大小是______。 A.仍等于0.7V B.大于0.7 C.小于0.7V
3、图中D1-D3为理想二极管，A，B，C灯都相同，试问哪个灯最亮？
4、设硅稳压管Dz1和Dz2的稳定电压分别为5V和10V，求图中电路的输出电压Uo。已知稳压管的正向压降为0.7V。
5、图所示的电路中，Dz1和Dz2为稳压二极管，其稳定工作电压分别为6V和7V，且具有理想的特性。由此可知输出电压Uo为_______。
6、图所示电路，设Ui=sinωt(V)，V=2V，二极管具有理想特性，则输出电压Uo的波形应为图示_______图。
7、判断图所示电路中各二极管是否导通,并求A,B两端的电压值。设二极管正向压降为0.7V。
8、二极管最主要的特性是____________，它的两个主要参数是反映正向特性的____________和反映反向特性的____________。
9、用一只万用表不同的欧姆档测得某个二极管的电阻分别为250Ω和1.8KΩ
（1）产生这种现象的原因是_______________________________________________。 （2）两个电阻值对应的二极管偏置条件是：250Ω为_______偏，1.8KΩ为_______偏。 10、图所示电路中，D为理想二极管，设Vi=15sinωt（V），试画出输出电压Vo的波形。
答案：1. 大于，变窄。提示：PN结的单向导电性。2. C. 提示：流过PN结的正向电流随
外加电源按指数规律变化。 C．提示：温度升高，特性曲线左移。
3. B灯。提示：计算平均电流 4. 0.7V。提示：DZ1优先导通。5. 1V。提示：稳压二极管DZ1和DZ2均被反向击穿。6. A。提示：瞬时电压Ui=2+sinwt，均大于二极管的正向压降。
7. D2导通，D1截止，V=-5.3V。提示：D2优先导通。8. 单向导电性，最大整流电流，反向击穿电压。9. 二极管伏安特性的非线性，正，正。提示：二极管伏安特性的非线性。 10. 参考例2.
半导体三极管及放大电路
例1．电路如图所示，设半导体三极管的β=80，试分析当开关K分别接通A、B、C三位置
时，三级管各工作在输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流Ic。
解：（1）当开关Ｋ置A，在输入回路ＩB．Ｒb+ＶBE=Vcc，可得ＩB=Vcc/Ｒb=0.3mA
假设工作在放大区，则ＩC=β．ＩB=24mA，ＶCE=Vcc-ＩC．Ｒe< 0.7V，故假设不成立，三级管工作在放大区。此时，ＶCE=ＶCES=0.3V，ＩC=Vcc/Ｒe=3mA
（2）当开关Ｋ置B，同样的方法可判断三级管工作在放大区，ＩC=β．ＩB=1.92mA （3）当开关Ｋ置C，三级管工作在截止状态，ＩC=0
例2.某固定偏流放大电路中三极管的输出特性及交、直流负载线如图所示，试求： （1）电源电压ＶCC、静态电流ＩB、ＩC和ＶCE。 （2）电阻Rb、Rc的值。
（3）输出电压的最大不失真幅度。
（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅度是多少？
解： （1）直流负载线与横坐标的交点即ＶCC值,ＩB=20uA,Ｉc=1mA ＶCE=3V （2）因为是固定偏听偏流放大电路,电路如图所示
Ｒb=ＶCC/ＩB=300KΩ Ｒc=(ＶCC-ＶCE)/ＩC=3KΩ （3）由交流负载线和输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压ＶCE从3V到0.8V,变化范围为2.2V，在输入信号的负半周,输出电压ＶCE从3V到4.6V,变化范围为1.6V。综合考虑，输出电压的最大不失真幅度为1.6V。
（4）同样的方法可判断输出基极电流的最大幅值是20μA. 例3.电路如图所示，已知三极管的β=100，VBE=-0.7V （1）试计算该电路的Q点；
（2）画出简化的H参数小信号等效电路；
（3）求该电路的电压增益AV，输入电阻RI,输出电阻RO。
（4）若VO中的交流成分出现如图所示的失真现象，问是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调节电路中的哪个元件，如何调整？
解：(1)ＩB=ＶCC/Ｒb=40μA ＶCE=-(ＶCC-ＩC.ＲC)=-4V
(2)步骤：先分别从三极管的三个极（b、e、c）出发，根据电容和电源交流短接，画出放大电路的交流通路；再将三极管用小信号模型替代；并将电路中电量用瞬时值或相量符号表示，即得到放大电路的小信号等效电路。
注意受控电流源的方向。（图略）
(3)ｒbe=200+(1+β)26mA/ＩEQ =857Ω ＡV=-β(ＲC//ＲL)/ｒbe=-155.6 (4)因为ＶEB=-ｖi+ＶCb1=-ｖi+ＶEB 从输出波形可以看出，输出波形对应ｖs正半周出现失真，也即对应ＶEB减小部分出现失真，即为截止失真。减小Ｒb，提高静态工作点，可消除此失真。
例4.电路如图所示为一两级直接耦合放大电路，已知两三极管的电流放大倍数均为β，输入电阻为ｒbe，电路参数如图，计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
解：本放大电路为一两级直接耦合放大电路，两极都是共集电极组态。计算其性能指标时，应注意级间的相互影响。
（1）求电压放大倍数 ＡV=ＶO/Ｖi 画出放大电路的小信号等效电路。
ＡV1=ＶO1/Ｖi=（1+β）（Re1//RL1）/[ｒbe+（1+β）（Re1//RL1）] ＡV2=ＶO/ＶO1=（1+β）（Re2//RL）/[ｒbe+（1+β）（Re2//RL）] ＡV=ＶO/Ｖi=ＡV1*ＡV2
其中：RL1为第一级放大电路的负载电阻，RL1=ｒbe+（1+β）（Re2//RL） （2）输入电阻Ri