应用与举例分析：二极管的作用

在电子技术中，利用二极管的单向导电性，可以构成许多二极管应用电路，如整流电路、限幅电路、开关电路等。

例1.3.1　如图1.3.3所示，已知us是为正弦波，试利用二极管理想模型定性地绘出uo的波形。

解：由于us的值有正有负，当us为正半周时，二极管正向偏置，根据理想模型特性，此时二极管导通，且导通压降为0 V，所以uo=us。

当us为负半周时，二极管反向偏置，此时二极管截止，电阻R中无电流流过，uo=0，波形如图1.3.3（b）所示。该电路称为半波整流电路。

图1.3.3　例1.3.1的电路图

例1.3.2　在图1.3.4所示电路中，已知二极管为硅管，电阻R=10 kΩ。试分析电压源U分别为30 V和6 V时的回路电流I。

图1.3.4　二极管加正向电压

解：图示电路中二极管为硅管，其导通电压Uon为0.6～0.8 V。

（1）当U=30 V时，电源电压几十倍于Uon，可以采用理想模型，则电阻R上电压UR约等于电压源电压U，回路电流I≈U/R=3 mA。

（2）当U=6 V时，电源电压几倍于Uon，可以采用恒压降模型。对于硅管，可取UD=Uon=0.7 V。回路电流I为(www.xing528.com)

例1.3.3　某限幅电路如图1.3.5（a）所示，R=1 kΩ，UREF=3 V，Uon约为0.7 V，当ui=6sinωt V时，绘出相应的输出电压uo的波形。

解：Uon约为0.7 V，采用恒压降模型。当ui≤UREF+Uon时，二极管处于截止状态，电路中电流为0，所以uo=ui；当ui＞UREF+Uon时，二极管处于导通状态，导通电压等于0.7 V，所以uo=UREF+Uon=3.7 V，波形如图1.3.5（b）所示。

图1.3.5　例1.3.3的电路

例1.3.4　二极管开关电路如图1.3.6所示，假设图中二极管为理想二极管，当ui1和ui2分别为0 V或5 V时，求输出电压uo。

解：二极管为理想模型时的电路如图1.3.6（b）所示。先假设两二极管均截止（断开），4.7 kΩ电阻中无电流流过，两二极管阳极电位为5 V。当ui1=0 V、ui2=5 V时，得uD1=5 V＞0，uD2=0 V，表明D1假设错误，所以D1导通；D2的偏置电压为0 V，假设成立，即D2截止。D1导通时，uo=0 V，此时D2的阴极电位为5 V，阳极为0 V，仍为截止状态，可以得到结论D1导通，D2截止。同样的方法，判断其他几种组合，结果见表1.3.1。

图1.3.6　开关电路

表1.3.1　例1.3.4 二极管工作状态分析表

由上表可见，在输入电压ui1和ui2中，只要有一个为0 V，则输出为0 V；只有当两个输入电压均为5 V时，输出才为5 V，这种关系在数字电路中称为与逻辑。