2022-2023学年高二物理 半导体中的等效电路 竞赛课件(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理 半导体中的等效电路 竞赛课件(共12张PPT)

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(共12张PPT)
半导体中的等效电路
VD=Von=0.7V
=0.93mA
恒压降模型
当VDD=10V时
VD=IDrD+Vth=0.69V
=0.931mA
折线模型
二者相比较:
ID间相差0.001mA
VD间相差0.01V
半导体中的等效电路
VD=IDrD+Vth=0.51V
=0.049mA
VD=Von=0.7V
=0.03mA
恒压降模型
当VDD=1V时
折线模型
二者相比较:
ID间相差0.019mA
VD间相差0.19V
例题表明:
在电源电压远大于二极管管压降的情况下,利用恒压降模型就能得到比较合理的结果;
当电源电压较低时,需要采用折线模型才能得到更合理的结果。
(2)限幅电路
一限幅电路如图所示,R=1kΩ,VREF=3V。
(1)vI=0V,4V,6V时,求相应的输出电压vO的值;
(2)当vi=6sinωtV时,绘出相应当输出电压vO的波形。
例2:
+
+

R

vO
D
VREF
vI
题图如下:
等效电路如下:
+
+

R

vO
D
VREF
vI
Vth
rD
ID
解:(1)用折线模型
取Vth=0.5V,rD=200Ω
① 当vI=0V时
D截止
∴vO=vI=0V
VO≈3.917V
同②
ID≈2.083V
D导通,则v0=VAB
即VO=Vth+IDrD+VREF
∴VO≈3.583V
等效电路如下:
+
+

R

vO
D
VREF
vI
Vth
rD
ID
② 当vI=4V时
③ 当vI=6V时
A
B
(2)当vi=6sinωtV时,求vO的波形
先画出电压传输特性曲线:
当vID截止 ∴此时vO=vI
故为一条过原点0且斜率为1的直线
当vI>Vth+VREF=3.5V时:
传输特性发生转折并以斜率rD/(rD+R)上升
绘制输出电压vO的波形:
方法:按照输入电压的波形通过传输特性用描点法可以画出。
若ωt=0,则vI=6sin0=0V
显然此时vI<3.5V
vO=vI=0V
若ωt=π/2,则vI=6sinπ/2=6V
vI>3.5V
vO≈3.917V
(已在(1)中③时求得)
若ωt=π,则vI=6sinπ=0V
又为vI<3.5V
vO=vI=0V
若ωt=3π/2,则vI=6sin3π/2=-6V
可见仍为vI<3.5V
vO=vI=-6V
若ωt=2π,则vI=6sin2π=0V
vI<3.5V
vO=vI=0V
据前面讨论可得
vO
的波形
(3)开关电路
一二极管开关电路如图所示。当vI1和vI2为0V或5V时,求vI1和vI2的值不同组合情况下,输出电压vO的值。设二极管是理想的。
例3:
vI1
D1
vI2
D2
4.7kΩ
VCC
5V
vO
解:
vI1 vI2 D1 D2 vO
0V 0V 通 通 0V
0V 5V 通 止 0V
5V 0V 止 通 0V
5V 5V 止 止 5V
逻辑与
(4)低电压稳压电路
在下图的低电压稳压电路中,直流电源电压VI的正常值为10V,R=10kΩ,若VI变化±1V时,问相应的硅二极管电压(输出电压)的变动如何?
例4:
VI
R
D
vO
iD
vD


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