1.3.3 半导体二极管的电路模型

半导体二极管是一种非线性器件，对含有二极管的电路进行分析时，可以使用式（1.2.1）对其电压电流关系进行理论和计算机辅助分析。但使用这个公式往往不够直观，也不够简明方便。因此，常用一些等效的线性器件模型来代替二极管，并对二极管电路进行分析。下面介绍几种常用的二极管模型。

1.理想模型

理想二极管模型是一种最简单且最常用的模型。它对二极管的单向导电性做了理想化处理。当正向偏置（u>0）时，二极管导通，有较大的正向电流，其导通压降为零；当反向偏置或零偏（u≤0）时，二极管截止，反向电流为零。可以把理想二极管想象为一个开关，二极管导通相当于开关闭合，二极管截止相当于开关打开。理想二极管的符号和伏安特性曲线如图1.3.5所示。

理想二极管模型与实际的二极管特性虽然有一定的差别，但由于其简单实用，因而得到了广泛的应用。

2.恒压降模型

在相当多的情况下，二极管本身的导通压降不能忽略。这时，可以采用理想二极管串联电压源的模型，即恒压降模型，如图1.3.6所示。图中，理想二极管反映了二极管D的单向导电性，电压源UD(on)称为二极管的导通电压，通常硅管取0.7V，锗管取0.25V。显然，这种模型比理想模型更加接近实际的二极管特性。

图1.3.5 理想模型

图1.3.6 恒压降模型

3.折线模型

为了更加准确地计算二极管电路，可以采用折线模型来近似代替二极管的特性曲线。图1.3.7a是其等效电路，图1.3.7b是等效的伏安特性曲线。二极管导通后的特性曲线可用一条斜线来近似，即电压与电流呈线性关系。斜线斜率为1/rD(on)，rD(on)一般为几十欧姆。二极管截止时，反向电流为零。因此，等效电路是理想二极管串联电压源UD(on)和电阻rD(on)。这种模型在大信号作用时准确度更高。

4.交流小信号模型

以上3种模型通常是二极管工作在大信号时的等效模型。在模拟电子线路中，二极管的电压和电流经常是在某一固定点附近做小范围的变化。这时，主要是对其变化量进行分析，而以上几种模型就不再适用了，需要使用二极管的交流电阻rD来等效，如图1.3.8所示，其中 ，rD与其静态工作电流IDQ有关。

图1.3.7 折线模型

图1.3.8 交流小信号模型