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对含有二极管电路的分析要领的探索(物理论文)

来源:[db:来源] 编辑:admin 时间:2017-11-03
    二极管是电子技术中最基本、最重要的半导体器件之一,它在整流、检波及限幅等各种电子电路中有着广泛的应用。但含二极管的电路分析计算问题是一个让许多学生深感头痛的问题。本文试对这一问题做一些探索,抛砖引玉,以期能对我们指导学生学习电子技术有所借鉴。 一、含有二极管电路的分析要领 本人在《电子
    技术基础》课教学过程中发现,含有二极管电路的分析计算问题是一个让多数学生感到头痛的问题,即使是学习好的学生,有时也会感到无从下手、束手无策。究其原因,是因为没有掌握这类电路的分析计算要领。下面,笔者试通过一个典型例子的剖析,总结出这类电路的分析计算要领。
    例一:在图1所示电路中,若在B、D两点之间接入一个硅二极管(设二极管的正向压降为0.7v,反向电阻为无穷大),试计算下面两种不同接法通过二极管的电流。
    (1)二极管的正极接电路B点,二极管负极接电路D点。
    (2)二极管的正极接电路D点,二极管负极接电路B点。
    图1
    为了便于分析问题,我们把上述两种接法的电路都画出,如图2所示。
    (a)
    (b)
    图2
    第一种接法的计算:如图2(a)所示,这是一个含二极管的复杂直流电路。但二极管不同于线性电阻,不能像线性电阻和直流电源那样,写出各段电压,若直接用支路电流法去列方程组,将无法求解。
    如图2(a)可用支路电流法列出如下方程组:
    I1-I2-I3=0
    I1R1+UBD-E1=0
    I2R2-E2-UBD=0
    但因不知UBD的值计算举例,仍然不能求得通过二极管的电流I3。
    那么,解决问题的关键在哪里?关键在于先确定二极管接入电路后是处于导通状态还是处于截止状态。为此,我们先要分析图1电路中B、D两点电位的高低。显然,用“分段法”求电压的方法不难求出图1中UBD的大小,即
    10+5
    UBD=UBA+UAD=-I1R1+E1= - ———— *4+10=-2V
    4+1
    也就是说,B点电位比D点电位低2V。这样,在图2(a)电路中,二极管V正极接低电位端(B点),负极接高电位端(D点),二极管加反向电压处于截止状态,二极管上无电流通过。二极管接入后对原电路工作状态不产生影响。所以,第一种接法通过二极管V的电流I3为零。
    第二种接法的计算:如图2(b)所示,这同样是一个含二极管的复杂直流电路。由上述分析可知,按图2(b)连接时,二极管V加正向电压,处于导通状态。根据二极管的伏安特性曲线可知,二极管导通后正向压降(一般硅二极管的导通压降为0.7V,锗二极管的导通压降为0.3V)基本稳定,几乎不随流过的电流大小而变化。由题设条件可知,硅二极管的正向压降为0.7V,因此,图2(b)电路中B、D两点间的电压不再等于-2V,而是被已导通的二极管V限定在0.7V,即UBD=-0.7V。二极管接入后对原电路工作状态产生影响,各支路电流将重新分配。图2(b)和图2(a)电路结构相似,为两个网孔的复杂电路,可进一步求解如下。
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