按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,第二章二極體電路,2.1 整流電路,2.2 剪波器與夾波器電路,2.3 齊納二極體電路,2.4 多個二極體電路,2.5,光,二極體與發,光,二極體電路,(本教材取材自 Donald A.Neamen 著 呂學士 劉致為 劉深淵 譯“微電子學上”),第二章二極體電路2.1 整流電路,1,2.1整流電路,整流是將交流(ac)電壓轉換成只具某一極性指向電壓的,過程。,2.1整流電路整流是將交流(ac)電壓轉換成只具某一極性指向,2,2.1-1 半波整流,電壓轉換特性,v,S,V,r,導通,2.1-1 半波整流 電壓轉換特性,3,若輸入為弦波,v,S,V,r,則v,O,=v,S,-V,r,半波整流器：只在輸入訊號正半週有輸出電壓,二極體需容忍順向尖峰電流及尖峰反向電壓PIV,因不導通時無電流，所以電阻無壓降，全部壓降皆在二極體,若輸入為弦波,4,半波整流器之操作(a)弦波輸入電壓(b),二,極體片段線性特性及不同時刻下之它路負載線,半波整流器之操作(a)弦波輸入電壓(b)二極體片段線性特性,5,2.1-2 全波整流,反轉弦波負的部分，使輸入弦波的兩半皆有單一極性的輸出,正(負)半週D,1,(D,2,)導通，有電流流經R而得正的v,O,2.1-2 全波整流 反轉弦波負的部分，使輸入弦波,6,全波整流電路另一例：橋式整流器,與前例有所不同,使用四個二極體，而非前例只用兩個,接地連接方式不同：前例次級中心引線為接地，橋式則無。橋式之接地在R之一端,正半週D,1,及D,2,導通，負半週D,3,及D,4,導通，電流流經R的方向相同，所以輸出電壓極性相同,因通路上有兩個二極體，所以有兩倍的二極體壓降,全波整流電路另一例：橋式整流器,7,2.1-3 漣波電壓及二極體電流,全波濾波整流器之漣波分析:,當輸入訊號到達其峰值時，電容充電到其峰值電壓。當輸入降下來時，二極體變成反向偏壓。而電容,經由輸出電阻R放電。,輸出(電容或RC電路)電壓,t是從輸出到達峰值後開始算所經過之時間,最小輸出電壓 ，T是放電時間,漣波電壓,一般TRC，則,若漣波效應小，可近似令T=T,P,，則,因T,P,近半週期，所以,2.1-3 漣波電壓及二極體電流 全波濾波整流器之,8,2.1-4 倍壓電路,與全波整流器電路類似。,將全波整流器電路中兩個二極體換為電容。,可以產生變壓器峰值輸出電壓之兩倍的電壓,。,2.1-4 倍壓電路 與全波整流器電路類似。,9,2.2,剪波器與夾波器電路,2.2-1,剪波器,剪波電路，或稱限制器電路，乃把超,過或低於某選定準位的訊號剪除。,例如，半波整流器就是一,個剪波電路，因為所有低於零之電壓都被除掉。,電壓轉換特性：某範圍內正比，之外則固定,。,2.2 剪波器與夾波器電路2.2-1 剪波器,10,單二極體剪波器電路,：D,1,不通，R無壓降，輸出等於輸入,：D,1,導通，,改變電壓源及/或二極體極性可得不同結果(如圖),單二極體剪波器電路,11,並接二極體剪波,電,路及其輸出響應,2.2-1 夾,波器,夾波器將整個訊號位移一個直流準位。,最顯著之特徵是它可以在不需知道確切波形,的情況下而能調整波形。,並接二極體剪波電路及其輸出響應 2.2,12,二極體夾波器電路之動作(a)典型二極體夾波電路(b)弦波,輸入訊號(c)電容電壓(d)輸出電壓,二極體夾波器電路之動作(a)典型二極體夾波電路(b)弦波,13,2.3,齊納二極體電路,2.3-1 理想參者電壓電路,此電路之功用是，即使輸出電阻變化很大的範圍，或者輸入電壓在某一特,定範圍內變動，輸出電壓仍維持在某一常數。,正常運作：在崩潰區，功率消耗在額定值內,最小電流：最大負載電流及最小電壓源,最大電流：最小負載電流及最大電壓源,輸入電壓及輸出負載電流之範圍已知，齊納電壓已知，且 (更嚴格可為20-30%)，則可得,2.3 齊納二極體電路2.3-1 理想參者電壓電路,14,2.3-2 齊納電阻及調節百分率,理想齊納二極體中，齊納電阻是零。,然而在真正齊納,二極體中，,輸出電壓將是齊納二極體,電流或負載電流之函數。,調節百分率,V,L,(nom)為名義上的輸出電壓值,當調節百分率趨近 0，則此電路趨近理想電壓調節器,Example 2.5：決定調節百分率,調節百分率可藉著使用與參考電壓電路相連之放大器,而大大地改善。,2.3-2 齊納電阻及調節百分率 理想齊納二,15,2.4 多個,二極體電路,2.4-1 典型二極體電路,二極體串聯電阻,。,具輸入電壓源的二極體電路,。,2.4 多個二極體電路2.4-1 典型二極體電路,16,雙二極體電路,。,假設,D,2,ON,D,1,OFF,D,1,just ON,時,D,1,ON,D,2,ON,D,2,just OFF,時,D,1,ON,D,2,OFF,時,雙二極體電路。假設D2 ON,D1 OFF,17,2.4-2 二極體邏輯電路,雙輸入二極體OR邏輯電路,。,雙輸入二極體AND邏輯電路,。,2.4-2 二極體邏輯電路 雙輸入二極體,18,2.5-1,光二極體,電路,2.5,光二極體與發光二極體電路,照到二極體的光子會在空間電荷區產生多出電子,與電洞。,空間電荷區之電場很快地將這些多出載子分開且將這些載子掃出空間電荷區，故而在反向偏壓方向上產生光電,流(Photocurrent)。,反偏方向之光電流 (量子效率電子電荷光子流量密度()接面面積),2.5-1 光二極體電路 2.5 光二,19,2.5-1,發光二極體,電路,發光二極體(LED)與光二極體剛好相反;亦即，將電流,轉換成光訊號。,如果二極體順向偏壓，電子及電洞將越過空,間電荷區而注入至對岸，並在那裡成為多出少數載子。,多出少數載子會擴散至中性“區及p區，並在那裡與多數載,子復合，而這種電子一電洞復合現象導致光子的放射。,共正極顯示器,所有LEDs的正極皆接至5 V，輸入由邏輯匣控制,暗：高輸入，二極體不通。亮：低輸入，二極體導通,2.5-1 發光二極體電路 發光二極體(,20,LED與光二極體結合的一種應用是光隔絕器,。,LED與光二極體結合的一種應用是光隔絕器。,21,