§01 基础知识

1.1 基本特性

1.1.1 基本工作原理

  下图中给出了二极管的电路图符号。二极管稳态流过电流 $I_F$ 与两端电压 $V_D$ 之间的满足单向导电特性：即从阳极（正极）到阴极（负极）施加正向电压时，有电流流通，反向几乎无电流流通。

$$V_D=\frac{kT}{q}\ln \left(\frac{I_F}{I_R}\right)$$

式中：
   q：电子电荷( $1.603\times 10^{-19}$ C)；
   k：玻尔兹曼常数（ $1.381\times 10^{-23}J/K$ ）；
   T：温度（K）；
   IR：反向饱和电流（A）；
例如： 1SS120在 $T=25$ ℃， $I_F=1mA$ 时， $V_D=0.6V$ ， $I_R=7.166\times 10^{-14}A$ 。

$V_F$ ：正向电压；$I_F$ ：正向电流； $V_R$：反向电压； $I_R$ ：反向电流

等效电阻 $R_O$ 为：$$R_O=\frac{d{V}_F}{d{I}_F}=\frac{kT}{q}\left(-\ln I_R\right)\frac{d\ln I_F}{d{I}_F}=\frac{kT}{q}\left(-\ln I_R\right)\frac{1}{I_F}$$
ISS120在25℃时： $R_o\approx 0.777/I_F\left(\Omega \right)$ 。

  下图给出了硅PN结小信号开关二极管 1SS120、 肖特基势垒二极管1SS108 的正向与反向电流电压特性。通过对比可以看到肖特基二极管（SBD）正向电压在1mA以下小电流区域非常小；硅二极管1SS120反向电流非常小可以忽略，相比起来1SS108反向电流比较大。

1.1.2 频率特性与用途

  根据不同特性和用途二极管分为各种类型，下表给出了实验中的各种二极管特性。

  按照下面电路搭建测试电路，测量相应的二极管的特性。

（1）1N4148开关二极管

  下面给出了整流负载电阻分别为10kΩ以及1kΩ情况下，输出整理信号波形。可以看到在负载为10kΩ时，输出信号的峰值比1kΩ稍微高一些（0.3V左右）。

（2）1N5817肖特基二极管

  下面是 1N5817 肖特基整流二极管高频整流波形。明显输出波形距离半波整理波形变化较大。

  在负载为10kΩ时，信号的反向出现了较大的信号。

  在负载为1kΩ时，信号反向和正向波形有所好转。

  根据这些测量结果，给出以下说明：
  1. 一般整流二极管，反向恢复时间约为 $4\mu s$ ，除市电电源整流外不使用，端子间的电容也比SBD小；
  2. 整理SBD，端子间电容大，负载电阻不再数百欧姆以下不使用。二极管导通电压 $V_F$ 小，频率特性好；
  3. 高速开关二极管，除了 $V_F$ 较大以外，反向回复特性良好，数百千赫时也能够使用；
  4. 高速开关SBD， $V_F$ 较小，在数百千赫时也能够使用，但0V时波形弯曲，端子间电容也比PN结小信号开关二极管大。

1.2 二极管的选择与使用

电路不能够处理反向恢复特性

§02 同相理想二极管

理想二极管电路

同相理想而机关基本工作原理

$V_{in}\ge 0V$ 时 $V_{out}=V_{in}$； $R_2$ $R_2$ ；
$V_{in}\le 0V$ 时 $V_{out}=0V$ ；

§03 反相理想二极管

反相理想二极管电路

基本工作原理

§04 绝对值电路

绝对值电路

电路工作原理

失调可调整的绝对值电路

各种绝对值电路

■ 相关文献链接:

• 1SS120
• 1SS108
• 1N5817

● 相关图表链接:

• 图1.1.1 二极管的符号
• 图1.1.2 二极管特性
• 图1.1.3 1SS120正向与反向V-A特性
• 图1.1.4 1SS108正向与反向电压与电流特性
• 表1-1-2 试验用二极管特性
• 图1.1.5 观察二极管特性的实验电路
• 图1.1.6 RL=10kΩ，1N4148
• 图1.1.7 RL=1kΩ，1N4148
• 图1.1.8 RL=10kΩ，1N5817
• 图1.1.9 二极管反向动态特性
• 图1.1.10 RL=1kΩ，1N5817

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