半导体二极管及其应用详解

　　b) 当vi≤VS时，二极管截止，该支路断开，R中无电流，其压降为0。共模电感器 所以vo =vi

　　c) 根据以上分析，可作出vo的波形，如图4-5(b)所示，由图可见，输出电压的正向幅度被限制在VS值。

　　注意：作图时，vo和vi的波形在时间轴上要对应，这样才能正确反映vo的变化过程。

　　(2) 二极管门电路

　　门电路是一种逻辑电路，在输入信号(条件)和输出信号(结果)之间存在着一定的因果关系即逻辑关系。在逻辑电路中，通常用符号0和1来表示两种对立的逻辑状态。用1表示高电平，用0表示低电平，称为正逻辑，反之为负逻辑。

　　基本的逻辑关系有三种：与逻辑、或逻辑、非逻辑。与此相对应的门电路就有与门、或门、非门。由这三种基本门电路可以组成其他多种复合门电路。

　　例4-2 图 4-6所示为最简单的与门电路及逻辑图符号。它是由二极管D1、D2和电阻R及电源VCC组成。图中A、B为两个输入端，F为输出端。设VCC=5V，A、B输入端的高电平(逻辑1)为3V，低电平(逻辑0)为0V， 并忽略二极管D1、D2的正向导通压降。试分析电路的输入与输出之间的关系。

　　解：(1)当输入端A、B均为低电平0时，即VA = VB = 0V时，二极管D1、D2均为正向偏置而导通，使输出端F的电压VF = 0V，即输出端F为低电平0。

　　(2)当输入端A为低电平0，B为高电平1，即VA = 0V，VB = 3V时，D1阴极电位低于D2阴极电位，D1导通，使VF = 0V，因而D2模压电感为反向偏置而截止，输出端F为低一体电感器电平0。

　　(3)当输入端A为高电平1，B为低电平0，即VA = 3V，VB = 0V时，D1、D2的工作情况与(2)相反，输出端F仍为低电平0。

　　(4)当输入端A、B均为高电平1时，即VA = VB = 3V时，D1、D2均为正向偏置而导通，使输出端F的电压VF = 3V，即输出端F为高电平1。

　　从上述分析可知，只有当所有输入端都是高电平1时，输出端才是高电平1，否则输出端均为低电平0。这种“只有当决定一事件结果的所有条件都满足时，结果才发生”的逻辑关系称为与(And)逻辑，与门电路满足与逻辑关系。与逻辑也称为逻辑乘、与运算。通常用符号“· ”表示，设A、B、F分别为逻辑变量，则与运算的表达式可写成以下形式：

　　F=A·B 或 F=AB

　　上式读作F等于A与B。逻辑与的含义是：只有输入变量A、B都为1 时，输出变量F才为1;只要A、B中电容器电感器有一个为0，F便为0。换言之，也就是“有0出0，全1出1”。这一结论也适合于有多个变量参加的与运算。

　　表4-1列出了图4-6所示电路输入与输出逻辑电平的关系。但在逻辑电路分析中，通常用逻辑0、1来描述输入与输出之间的关系，所列出的表称为真值表(即逻辑状态表)。上述与门的真值表如表4-2所示。

　　另外，图4-7给出了或门电路及逻辑图符号。它也是由二极管和电阻组成的。图中A、B是两个输入端，F是输出端。设A、B输入端的高电平(逻辑1)为3V，低电平(逻辑0)为0V， 并忽略二极管D1、D2的正向导通压降。通过分析(详细过程读者可以自己分析)可知，只要A 、B当中有一个是高电平(逻辑1)输出就是高电平(逻辑1)。只有当A、 B同时为低电平(逻辑0)时，输出才是低电平(逻辑0)。这种“在决定一事件结果的所有条件中，只要有一个或一个以上满足时结果就发生”一体成型电感器的逻辑关系称或(Or)逻辑。或门电路满足或逻辑关系。

　　或逻辑也称为工字电感器逻辑加、或运算。通常用符号“+”来表示，设A、B、F分别为逻辑变量，则或运算的表达式可写成以下形式：

　　F=A+B

　　上式读作F等于A或B。逻辑或的含义是：只有输入变量A、B中有一个或一个以上为1， 输出变量F就为1;反之，只有A、B全为0时，F才为0。换言之，也就是“有1出1，全0出0”。这一结论也适合于有多个变量参加的或运算

　　表4-3列出了图4-7所示电路输入与输出逻辑电平的关系。表4-4为上述或门的真值表。

　　4.2　特殊二极管

　　除了上述普通二极管外，还有一些特殊二极管，如稳压二极管、光电二极管、发光二极管等，分别介绍如下。

　　4.2.1 稳压管

　　稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管，具有稳定电压的作用。图4-8(a)为稳压管在电路中的正确联接方法;图(b)和图(c)为稳压管的伏安特性及图形符号。稳压管与普通二极管的主要区别在于，稳压管是工作在PN结的反向击穿状态。通过在制造过程中的工艺措施和使用时限制反向电流的大小，能保证稳压管在反向击穿状态下不会因过热而损坏。从稳压管的反向特性曲线可以看出，当反向电压较小时，反向电流几乎为零，当反向电压增高到击穿电压Vz(也是稳压管的工作电压)时，反向电流Iz(稳压管的工作电流)会急剧增加，稳压管反向击穿。在特性曲线ab段，当Iz在较大范围内变化时，稳压管两端电压Vz基本不变，具有恒压特性，利用这一特性可以起到稳定电压的作用。

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