红外二极管感应电路分析
红外二极管感应电路分析
一、电路功能概述
红外二极管感应电路可以实现用手靠近红外发射管和红外接收管时，蜂鸣器发声，LED灯点亮，手移开后立即停止发声、LED灯熄灭，灵敏度非常高。该电路设计思路来源于银行自动开门关门的生活场景，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者说来源于肯德基等高档餐厅的水龙头，当手放在水龙头下，水自动流出，离开后水自动关闭。该电路应用的生活场景非常多，是电路设计人员必须掌握的一种电路。
特别注意，本电路制作成功后，必须调试后才能达到相应的效果，只有掌握了红外感应电路的工作原理后才能调试好相关的参数，所以工作原理是学习重点。
二、电路原理图
三、原理图工作原理
红外感应电路的设计采用模拟电路中的电阻分压取样电路、红外二极管感应电路、三极管电路、运算比较器组成的电压比较电路等相关知识点，请制作者务必学习。
红外感应电路由以红外发射管VD1、红外接收管VD2为核心的红外感应电路，以可调电阻RP1、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路，以三极管9012 VT1、VT2、蜂鸣器HA1、发光二极管LED1为核心元件的声音输出、显示电路构成。
通上5V电源，红外发射管VD1导通，发出红外光（眼睛是看不见的），如果此时没有用手挡住光，则红外接收管VD2没有接受到红外光，红外接收管VD2仍然处于反向截止状态。红外接收管VD2负极的电压仍然为高电平，并送到LM358的3脚。
LM358的2脚的电压取决于可调电阻RP1，只要调节可调电阻RP1到合适的时候（用万用表测量LM358的2脚的电压大概为2.5V左右），就能保证LM358的3脚的电压大于LM358的2脚的电压,根据比较器的工作原理,当V+ > V-的时候, LM358的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2截止，蜂鸣器HA1不发声，发光二极管LED1熄灭。
当用手靠近红外发射管VD1时，将红外光档住并反射到红外接收管VD2上，红外接收管VD2接受到红外光，立刻导通，使得红外接收管VD2负极的电压急速下降，该电压送到LM358的3脚上。
LM358的3脚电压下降到低于2脚的电压，根据比较器的工作原理,V+ < V-的时候, LM358的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2导通蜂鸣器HA1发声，发光二极管LED1点亮。
通过以上调试步骤，可以实现当手移动到红外发射管VD1和红外接收管VD2的上面时，蜂鸣器发声，发光二极管点亮。当手离开红外发射管VD1和红外接收管VD2的上面时，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭，产生了感应手的效果。
四、组装及调试技巧
请根据红外二极管感应电路的原理图和PCB布局图（如下图），按照红外发射电路、红外接收电路、电压取样电路、电压比较电路、报警电路、LED显示电路的顺序安装。安装前一定要学习红外感应电路工作原理,并熟记电路原理
图, 以便正确安装。
安装的时候请注意：图中左边的红外发射管VD1是白色的，右边的红外接收管VD2是黑色的，右边的红外接收管（黑色的）是反向接法（负极接正电压，正极接地），和稳压二极管的接法类似。
在确保所有线路焊接完全正确、没有漏焊、假焊，焊接安装成功的情况下，可以进入下面的调试。
首先用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好，只留下顶端，请参考实物图。
然后通上5V直流电压，用万用表测LM358的3脚电压，并用手放到红外发射管和红外接收管上面，造成红外接收管能接收反射的红外光，记下此时的电压值（我们制作的产品的电压值大概是1V左右）。然后拿开手后，再记下此时的电压值（我们制作的产品的电压值大概是3V左右）。
上面的调试步骤就是为了得到LM358的3脚电压值的变化范围，然后用万用表测LM358的2脚电压，调节可调电阻R3，使得LM358的2脚电压在2V左右（目的是处于LM358的3脚电压变化范围内）。
调试完成后，可以稳定的用手遮挡调试，性能非常稳定，如下图所示：
图中红外发射管（左边白色的）和红外接收管（右边黑色的）已经用黑电胶布把包好，包好后很难分清颜色。特别要说明的红外接收管（右边黑色的）是反向接法（负极接正电压，正极接地），和稳压二极管的接法一样，可别接错哦，下图是焊接电路的反面走线。
如果制作、调试没有成功，请从下面几个方面进行检修与调试：
1、观察法：检查每个元件是否安装正确，特别要注意红外发射二极管和红外接收二极管的正负极，可调电位器的的引脚顺序，LM358的引脚顺序和三极管9012的引脚顺序。
2、电阻法：根据原理图检查线路是否正常连通，可用万用表检测每条线路是否导通。电子初学者，焊接的线路多有虚焊、漏焊、假焊等情况，电路搭建错误，所以首先检查每条线路是否焊接好，也就是电气性能是否保证。
3、电阻法：检测每处GND是否和电源负极接头是否连通；检测每处VCC是否和电源接头是否连通。
4、以上检测没有问题的情况下，可以用黑电胶布把红外发射管和红外接收管包好，只留下顶端，请参考实物图。
5、红外发射电路的检修。红外发射电路发射的红外光，人的肉眼是看不见的，但是可以用手机的照相功能看见红外光。检修过程中可以借助于手机的照相机功能查看红外发光电路是否正常。主要查看限流电阻的阻值和红外发光二极管的正负极性是否安装正确。
6、红外接收电路的检修。主要用万用表测红外接收二极管的负极，观察当用手放到红外发射管时的电压值（是否为低电平）和当手移开红外接收管上面时的电压值（是否为高电平）。因为火中含有大量的红外光，因此可以用打火机打火（模拟红外光的照射）检查红外接收电路是否正常。
7、电压取样电路的检修。主要是测试可调电阻RP1的第三脚电压值是否在2.5V左右，旋转可调电阻时电压值是否可变。
8、电压比较电路的检修。主要用万用表测LM358的1脚电压，观察当用手放到红外发射管时LM358的1脚的电压值（是否为低电平）和当手移开红外接收管上面时LM358的1脚的电压值（是否为高电平）。
9、报警电路、LED显示电路的检修。可用电源地直接加在V1、V2的基极，看看是否报警和LED点亮。损坏的元件可能是9012和发光二极管。
经过以上步骤的检查、检测后，基本上可以排除故障，可以实现当用手放到红外发射管和红外接收管上面时，蜂鸣器报警，LED灯亮；当用手移开红外发射管和红外接收管上面时，蜂鸣器停止报警，LED熄灭。
二极管7种应用电路详解
二极管7种应用电路详解之一 许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。 9.4.1 二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V 左右，对锗二极管而言是0.2V左右。 如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1．电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。 （1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。 （2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只二极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V作用下导通的。 （3）从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。 2．二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。 众所周知，二极管内部是一个PN结的结构，PN结除单向导电特性之外还有许多特性，其中
“断路法”分析二极管电路工作状态-4-例-文章-基础课-模拟电
“断路法”分析二极管电路工作状态-4-例-文章-基础课-模拟电
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二级管不是线性元什，对其构成的鼙流、限幅、续流保护、低压稳压、门电路等电路进行分忻时可以采用二极管的理想模型( 正向导通时视为短路，反向截止时视为开路) 或恒压降馍型( 止向导通时视为恒压源，反向截止时视为开路) ，还可以采用折线模型( 正向导通时视为恒压源串联一小电阻，反向截止时视为开路) 。不管采用哪种等效模型，关键在于分忻出二极管在电路中的上作状态到底处于正向导通还是处于反向截止．当电路中有多个二极管或有交流信号时二极管的工作状态并不能很直观地判断出来。 本文所述“断路法”能快速判断出二极管的工作状态，其核心思想是先将昕有二极管从电路中断开，分折这种情况下各二极管的正向压降：例如，理想模犁时正向压降大于零时二极管导通，否则截止。若电路中有多个二极管，断路时正向压降最高的二极管优先导通，再把已分忻出导通的二圾管放回电路，重新分忻其他二圾管断路时的正向压降( 依旧遵循正向压降最高的优先导通) ，直到所有二极管状态分析完。对有交流信号时二极管的工作状态，同样的分析过程要用在
不同的电压值范围。下面以几个例题来说明该方法的陵用( 二极管工作状态分析采用理想模型) 。 【例1] 判断图1 中二极管的状态并求P 点电位。 图1 是只有一个_ 二极管的情况。按“断路法”进行分析，先将二极管从电路中断开，断开后，左(N) 、右(P) 各自构成独立的回路。N 点电位为2k Ω电阻上的压降加5k Ω电阻上的压降： VN=-10x2 ／20 十15x5 ／30=1 ．5(V) ；P 点电位为10k
二极管的七种用法
二极管其他7中应用电路详解 许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。 1 二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。 如图1.1所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图1.1 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1.1电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。 （1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。 （2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只二极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V作用下导通的。 （3）从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。 1.2 二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。 众所周知，二极管内部是一个PN结的结构，PN结除单向导电特性之外还有许多特性，其中之一是二极管导通后其管压降基本不变，对于常用的硅二极管而言导通后正极与负极之间的电压降为0.6V。 根据二极管的这一特性，可以很方便地分析由普通二极管构成的简易直流稳压电路工作原理。3只二极管导通之后，每只二极管的管压降是0.6V，那么3只串联之后的直流电压降是0.6×3=1.8V。 1.3 故障检测方法 检测这一电路中的3只二极管最为有效的方法是测量二极管上的直流电压，如图1.2所示是测量时接线示意图。如果测量直流电压结果是1.8V左右，说明3只二极管工作正常；如果测量直流电压结果是0V，要测量直流工作电压+V是否正常和电阻R1是否开路，与3只二极管无关，因为3只二极管同时击穿的可能性较小；如果测量直流电压结果大于1.8V，检查3只二极管中有一只开路故障。
二极管基本电路及其分析方法
§1-4 二极管基本电路及其分析方法 1.4.1 二极管的等效模型 1、二极管的直流模型 1）理想开关模型 2）恒压降模型 3）折线模型 2、二极管的交流小信号模型 当在二极管的工作点上叠加有低频交流小信号电压ud时，只要工作点选择合适，且ud足够小，可以将Q点附近的特性曲线看成是线性的（线性化），则交流电压与电流之间的关系可以用一个电阻rd来表示。 rd——即为工作点处的交流电阻，rd=UT/ID。 注意：小信号模型只能表示交流电压与电流之间的关系，不能反映总的电压与电流的关系。 1.4.2 二极管的应用电路 二极管在低频电路和脉冲电路中常用于整流、限幅、钳位、稳压等波形变换和处理电路，在高频电路中常用于检波、调幅、混频等频率变换电路. 1、整流电路
2、二极管限幅电路 二极管的导通压降为UD=0.7V， （1）|ui|< UD时， D1、D2 都截止，视为开路，输出为uo=ui。 （2）ui> UD时，D1截止，D2导通，输出为uo = 0.7V 。 （3）ui<-UD时，D2截止，D1导通，输出为uo = -0.7V 。 输出电压被限幅在±0.7V之间，是一个双向限幅电路。由于二极管在限幅时并非理想的恒压源，在限幅期间电压仍会有变化，所以二极管限幅为“软限幅”。限幅电路常用作波形变换和保护电路。 3、二极管钳位电路 钳位：把交流信号的顶部或底部固定在某个电位值上。 二极管钳位电路是改变信号直流成分的电路。
（1）ui负半周，二极管导通，uo=uD =0V，导通电阻RD很小， C被充电到ui的峰值。 （2）ui正半周，二极管反偏截止，C无法放电，输出电压为uo=ui+uC=5V。（3）下一个负半周，二极管上的电压为0，二极管截止，输出电压为uO=0V。此后，二极管保持截止状态，电容无法放电，相当于恒压源，输出电压为：uo=ui +2.5V，uo的底部被钳位于0V。
“断路法”分析二极管电路工作状态 4 例-文章-基础课-模拟电
二级管不是线性元什，对其构成的鼙流、限幅、续流保护、低压稳压、门电路等电路进行分忻时可以采用二极管的理想模型( 正向导通时视为短路，反向截止时视为开路) 或恒压降馍型( 止向导通时视为恒压源，反向截止时视为开路) ，还可以采用折线模型( 正向导通时视为恒压源串联一小电阻，反向截止时视为开路) 。不管采用哪种等效模型，关键在于分忻出二极管在电路中的上作状态到底处于正向导通还是处于反向截止．当电路中有多个二极管或有交流信号时二极管的工作状态并不能很直观地判断出来。 本文所述“断路法”能快速判断出二极管的工作状态，其核心思想是先将昕有二极管从电路中断开，分折这种情况下各二极管的正向压降：例如，理想模犁时正向压降大于零时二极管导通，否则截止。若电路中有多个二极管，断路时正向压降最高的二极管优先导通，再把已分忻出导通的二圾管放回电路，重新分忻其他二圾管断路时的正向压降( 依旧遵循正向压降最高的优先导通) ，直到所有二极管状态分析完。对有交流信号时二极管的工作状态，同样的分析过程要用在不同
的电压值范围。下面以几个例题来说明该方法的陵用( 二极管工作状态分析采用理想模型) 。 【例1] 判断图1 中二极管的状态并求P 点电位。 图1 是只有一个_ 二极管的情况。按“断路法”进行分析，先将二极管从电路中断开，断开后，左(N) 、右(P) 各自构成独立的回路。N 点电位为2k Ω电阻上的压降加5k Ω电阻上的压降： VN=-10x2 ／20 十15x5 ／30=1 ．5(V) ；P 点电位为10k
Ω电阻上的压降：VP=15x10/150=1(V) ，可知二极管D 承受的正向压降UPN=-O ．5V ，故该二极管截止(P 点电位为1V) 。 【例2 】求图2 中N 点电位( 已知V1=5V ，Vz=3V) 。 图2 是有两个二极管的情况( 为门电路) 。先将二极管D1 、D2 都断开，这时，A 点电位VA=V1=5V ；B 点电位VB=V2=3V ；N 点电位VN=OV ，则D1 承受的正向压降UAN=5V ；D2 承受的正向压降UHN=3V ，D1 承受的正向压降更大，故其优先导通，将其放回原电路后相当于短路( 如图3) ，这时N 点电位变为VN=V1 x9 ／10=4 ．5V ；D2 承受的正向压降 UBN=3V-4 ．5V=-1 ．5V( 为负) ，故D2 截止，收回原电路后相当于断路( 如图3) ，所以N 点电位为4 ．5V 。 【例3 】求图4 中的输出波形uo( 已知输入ui=10sin ωtV) 。
半导体二极管及其基本电路
第二章半导体二极管及其基本电路 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。（一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标
2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 2.1.2 半导体的共价键结构 在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如下所示。图中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
红外二极管感应电路分析
红外二极管感应电路分析 一、电路功能概述 红外二极管感应电路可以实现用手靠近红外发射管和红外接收管时，蜂鸣器发声，LED灯点亮，手移开后立即停止发声、LED灯熄灭，灵敏度非常高。该电路设计思路来源于银行自动开门关门的生活场景，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者说来源于肯德基等高档餐厅的水龙头，当手放在水龙头下，水自动流出，离开后水自动关闭。该电路应用的生活场景非常多，是电路设计人员必须掌握的一种电路。 特别注意，本电路制作成功后，必须调试后才能达到相应的效果，只有掌握了红外感应电路的工作原理后才能调试好相关的参数，所以工作原理是学习重点。 二、电路原理图 三、原理图工作原理 红外感应电路的设计采用模拟电路中的电阻分压取样电路、红外二极管感应电路、三极管电路、运算比较器组成的电压比较电路等相关知识点，请制作者务必学习。 红外感应电路由以红外发射管VD1、红外接收管VD2为核心的红外感应电路，以可调电阻RP1、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路，以三极管9012 VT1、VT2、蜂鸣器HA1、发光二极管LED1为核心元件的声音输出、显示电路构成。
通上5V电源，红外发射管VD1导通，发出红外光（眼睛是看不见的），如果此时没有用手挡住光，则红外接收管VD2没有接受到红外光，红外接收管VD2仍然处于反向截止状态。红外接收管VD2负极的电压仍然为高电平，并送到LM358的3脚。 LM358的2脚的电压取决于可调电阻RP1，只要调节可调电阻RP1到合适的时候（用万用表测量LM358的2脚的电压大概为左右），就能保证LM358的3 脚的电压大于LM358的2脚的电压,根据比较器的工作原理,当V+ > V-的时候, LM358的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2截止，蜂鸣器HA1不发声，发光二极管LED1熄灭。 当用手靠近红外发射管VD1时，将红外光档住并反射到红外接收管VD2上，红外接收管VD2接受到红外光，立刻导通，使得红外接收管VD2负极的电压急速下降，该电压送到LM358的3脚上。 LM358的3脚电压下降到低于2脚的电压，根据比较器的工作原理,V+ < V-的时候, LM358的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R3送到PNP型三极管VT1、VT2的基极，致使三极管VT1、VT2导通蜂鸣器HA1发声，发光二极管LED1点亮。 通过以上调试步骤，可以实现当手移动到红外发射管VD1和红外接收管VD2的上面时，蜂鸣器发声，发光二极管点亮。当手离开红外发射管VD1和红外接收管VD2的上面时，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭，产生了感应手的效果。 四、组装及调试技巧 请根据红外二极管感应电路的原理图和PCB布局图（如下图），按照红外发射电路、红外接收电路、电压取样电路、电压比较电路、报警电路、LED显示电路的顺序安装。安装前一定要学习红外感应电路工作原理,并熟记电路原理 图, 以便正确安装。
最新半导体二极管及其基本电路
半导体二极管及其基 本电路
二、半导体二极管及其基本电路 基本要求 ?正确理解：PN结的形成及单向导电性 ?熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数 ?能够查阅电子器件相关手册 难点重点 1．ＰＮ结的形成 （1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。 图（1）浓度差使载流子发生扩散运动
（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。 （3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。 图（2）内电场形成 （4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散，二是P区和N区的少子一旦靠近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。 （5）因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。 当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结处于动态平衡。 2．ＰＮ结的单向导电性
开关二极管实用知识及应用电路分析
开关二极管实用知识及应用电路分析 用于电子开关电路中的二极管称为开关二极管。 开关二管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。 小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。2AK型点接触型为中速开关管,2CK 型平面接触型为高速开关管,肖特基(SBD)硅大电流开关管正向压降小、速度快、效率高。肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。 1.开关特性 当给开关二极加上正向电压时,二极管处于导通状态,这相当于开关的通态。当给开关二极管加上反向电压时,二极管处于截止状态,这相当于开关的断态。开关二极管就是利用这种特性,且通过制造工艺,使这种二极管的开关特性更好,即开关速度更快,PN结的结电容更小,导通时的内阻更小,截止时的电阻更大。 (1)开通时间。开关二极管从截止到加上正向电压后的导通要有一段时间,这一时间称为开通时间。要求这一时间愈短愈好。 (2)反向恢复时间。开关二极管在导通后,去掉正向电压,二极管从导通转为截止所需要的时间称为反向恢复时间。要求这一时间愈短愈好。 (3)开关时间。开通时间和反向恢复时间之和,称为开关时间。要求这一时间愈短愈好。 2.开关二极管典型应用电路分析 如图7-48所示是一种典型的二极管开关电路。电路中的VD1为开关二极管,电L1和电容C1构成一个LC并联谐振电路。 (1)开关S1断开时,直流电压+V无法加到VD1的正极,这时VD1截止,其正极与负极之间的电阻很大,相当于VD1开路,这样C2不能接入电路,L1只是与C1并联构成LC并联谐振电路。 (2)开关S1接通时,直流电压+V通过S1和R1加到VD1的正极,使VD1导通,其正极与负极之间的电阻很小,相当于VD1的正极与负极之间接通,这样C2接入电路,且与电容C1并联,L1与C1、C2构成LC并联谐振电咯。 上述两种状态下,由于LC并联谐振电路中的电容不同,一种情况只有C1,另一中情况C1与C2并联,在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以,VD1所在电路的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。
一讲：二极管及其基本电路
导言 我们为什么要学习模拟电子技术 在自然界以及人类活动中，存在着各种各样的信息。承载着这些信息的载体，就叫做信号。现实生活中，我们会遇到种类繁多的信号，比如声信号、光信号、温度信号等等，这些时间连续、幅值连续的信号叫做模拟信号，也就是数学当中的连续函数。在对这些信号进行处理时，为了方便研究，需要将它们转换成电信号。将各种非电信号转换为电信号的器件或装置叫做传感器，在电路中常将它描述为信号源。 然而，传感器输出的电信号通常是很微弱的，如细胞电生理实验中所检测到的电流仅有皮安（pA ，A 1210-）量级。对于这些过于微弱的信号，一般情况下既无法直接显示，也很难作进一步处理。因此，需要将这些信号输入到放大电路中进行放大处理。 如何利用各种元件设计出合理的放大电路，对信号源进行有效的、减少失真的处理，是这门课程的主要内容。可以说，“放大”一词，就是这门课的核心。
课时一：二极管及其基本电路 一、PN 结 1. 形成 通过一定的工艺，在同一块半导体的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷区，又称势垒区或耗尽层，即为PN 结的形成。 2. 单向导电性 PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，呈现低电阻，称为正向导通； PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，呈现高电阻，称为反向截止。 3. 电容效应 PN 结的电容效应包括扩散电容D C 和势垒电容B C 。 4. 反向击穿特性 PN 结的反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种现象。 二、半导体二极管 半导体二极管就是一个封装的PN 结。 1. 二极管的伏安特性 1) 伏安特性表达式 二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为
二极管电路的分析
论题3. 二极管电路分析 3.1 电路如图4所示，二极管的导通电压V D =0.7V ，常温下V T ≈26mV ，电容C 对交流信号可视为短路，v i 为正弦波，有效值为5mV ，求： (1) 二极管中流过的直流电流； (2) 交流电流的有效值。 解：因为题中串联了一个交流信号 源，且存在直流信号源，易知此题 应用二极管的小信号模型来求所需 的值。在做题之前，我们可以注意 到二极管是导通的。 （1） 求直流分量则忽略其中交流 源所带来的影响，电路的静态工作点 是V D =0.7V 。则直流电流： I D =（16—V D ）/R=(16—0.7)/4000=3.825mA (2)用二极管的小信号模型，则其微变电阻r d =V T /I D =26/3.825≈6.8Ω 故交流电流的有效值i D =Vi /r d =5/6.8Ω=0.735Mv 3.2电路如图5(a)所示，已知电阻R1=6k Ω，R2=4k Ω，R3=4k Ω，设二极管的导通电压为0.7V ，要求： (1) 写出vO=f(vI)的表达式； (2) 输入电压波形如图5(b)所示，画出一周期的输出电压vO 的波形 R1 10V R2 R3 VI D1 D2 VO —10V 解：二极管存在导通电压，故此题应用恒压降模型。 （1） 此题应分根据二极管的导通情况分情况考虑。 当VI>=0.7,D2截止，D1导通。此时VO=(VI —0.7)/(R1+R2)×R2+0.7=0.4×(VI —0.7)+0.7 当-0.7