二極管電路的頻域分析及其仿真

吳曉云

（商洛學院 物理與電子信息工程系，陜西商洛 726000）

半導體二極管是電子電路中常用的非線性電子元器件之一，在實際工作中根據不同的工作條件和要求,采用不同的模型來描述其電特性[1]。一般來說，模型精度越高，模型本身越復雜，要求的模型參數也越多，分析電路時的計算量就越大。因此，在分析精度允許的條件下，對電子電路中的非線性元器件二極管要選擇合適的模型進行分析。由于二極管的非線性特性，在各種頻率變換電路中應用非常廣泛，如在檢波電路中作為整流器件、在混頻電路中作為開關器件和在調頻電路中作為變容器件等。

二極管的非線性對電子電路中其他元器件及系統的穩定也有影響，正是由于二極管的非線性特性，對分析二極管的頻域分析涉及超越方程使計算非常困難，所以一般的計算方法多側重于時域分析[2]。本文利用理論知識介紹了二極管的兩種模型，并利用Multisim仿真軟件對二極管所組成的電路進行頻譜分析，從而實現非線性元件的精確特性仿真。

1 二極管的指數伏安特性模型

二極管的伏安特性指二極管兩端的電壓uD和iD流過二極管的電流之間的關系。實際的二極管伏安特性如圖1所示[3-4]。

圖1 二極管伏安特性

根據理論分析，二極管的伏安特性可用式(1)表示。

其中UT=kT/q，為溫度電壓當量，k為玻爾茲曼常數，T為絕對溫度，q為電子電量，在300 K時，UT=26 mV，IS在數值上等于二極管反向飽和電流[5]。

二極管基本電路如圖2所示。……