交流通路小信號(hào)模型
先來個(gè)結(jié)論：二極管持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)下，對(duì)低頻交流小信號(hào)的特性表現(xiàn)為電阻。
二極管的導(dǎo)通等效電阻是多大
記得剛學(xué)二極管時(shí)，做實(shí)驗(yàn)。我拿了個(gè)萬用表測(cè)量二極管的電阻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用不同的萬用表測(cè)出來的阻值不一樣，就問實(shí)驗(yàn)員老師，結(jié)果他也一臉懵B。后來總算搞明白，直接用萬用表測(cè)量的是二極管直流導(dǎo)通等效電阻。
如圖：
如果二極管的電壓電流位于紅色箭頭指示的工作點(diǎn)，那么測(cè)出來的阻值就是紅線斜率的倒數(shù)。如果工作點(diǎn)位于藍(lán)色箭頭指示的位置，測(cè)出來的阻值就藍(lán)線斜率倒數(shù)。
上面我說的事件中，每個(gè)萬用表的電量可能有所不同，給二極管提供的電流也不一樣，測(cè)出來的值當(dāng)然不同。
其實(shí)看曲線圖就能明白，二極管相當(dāng)于一個(gè)阻值可變的非線性電阻。普通電阻特性曲線圖是一條過原點(diǎn)直線。
結(jié)論：這種方法測(cè)量的是二極管直流通路等值阻抗。
二極管在交流通路中的等效電阻
先看下面這個(gè)電路圖：
- vs= 3+0.1sin(wt) (V) ，電阻R=1K，求二極管電壓vD。
直流3v，以及電阻R，決定了二極管的工作點(diǎn)在伏安特性曲線上的大致位置。而0.1sin(wt)使這個(gè)工作點(diǎn)作了一個(gè)小幅擺動(dòng)。
我們把直流部分對(duì)二極管的激勵(lì)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q。
靜態(tài)工作點(diǎn)
沒有小信號(hào)只有直流信號(hào)時(shí)：Q點(diǎn)坐標(biāo)為 （VQ ，IQ )
增加△v后，電流增加△i，Q點(diǎn)移動(dòng)到（VQ+△v ，IQ +△i)，增加的電流△i是由△v產(chǎn)生的?！鱲/△i = r，r就是微變等效電阻。r是Q點(diǎn)切線斜率k的倒數(shù)，k=△i/△v，斜率大小與Q點(diǎn)的位置有關(guān)。微變電阻r是在Q點(diǎn)附近，附加小信號(hào)體現(xiàn)出的“歐姆定律” 。
電阻 r 公式推導(dǎo) ：
根據(jù)二極管電流方程：iD=IS (evD/VT-1)，求Q點(diǎn)的切線斜率 gd（微變電導(dǎo)）：
gd=diD/dvD=（IS·evD/VT）/VT ≈ iD/VT
在Q點(diǎn) iD ≈ ID ，則gd= ID/VT
即：rd =1/gd= VT / ID= 26mV / ID
常溫下，VT=26mV，ID為Q點(diǎn)靜態(tài)電流。
本題估算：VQ=0.7V
二極管Q點(diǎn)電流 IQ=(3-0.7)/R=2.3mA
二極管D靜態(tài)工作點(diǎn)Q為（0.7V，2.3mA）
考慮一下交流信號(hào)0.1sin(wt)對(duì)Q的影響，因?yàn)檫@個(gè)交流幅值很小，所以Q的上下擺動(dòng)近乎一條線段，這個(gè)線段斜率近似等于Q的切線斜率。
本題算得rd＝11Ω
二極管壓降vD=VD+vd=0.7+0.001sinwt （V）
- 注意事項(xiàng)：一定要注意是交流小信號(hào)，如果交流信號(hào)幅值是1V，那么Q點(diǎn)擺動(dòng)過大，就不能用切線線段等效，也就不能使用該模型。
- 在信號(hào)表達(dá)中，變量符號(hào)的大小寫，一般用全大寫VD表達(dá)直流靜態(tài)分量，全小寫vd表達(dá)交流動(dòng)態(tài)分量，小寫+大寫vD表示交直流混合值。
