理想電流源與理想二極體串聯會怎麼樣？

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最近在研究《模電》這一門玄學，突發奇想電流源和二極體串聯會怎樣？書上沒看到類似的東西，求大神指點。

1.題主的電流源分析

我們來看下圖：

左圖就是題主的問題。

我們看到，電流源產生的電流流過正向二極體，此時系統的電壓U為：

$U=I_{S} R+U_{D}$

按題主的意思，二極體是所謂「理想的」，因此它的正向電阻為零，於是有：

$U=I_{S} R$

現在，我們把二極體反接，又因為二極體是所謂「理想的「，因此二極體的反向電阻為無窮大。於是電流源兩端的電壓為Is與它內阻的乘積。

我們當然知道電流源的內阻十分巨大，而所謂」理想的「電流源，其內阻為無窮大，於是電流源會產生無窮大的電壓來。這個無窮大的電壓加在在二極體上，按道理，二極體會被這無窮大的電壓給擊穿，接著系統又恢復正常，Is流過擊穿的二極體併流向電阻R。

我不知道這種所謂的理想狀態的討論有何意義，恐怕只能滿足學生的好奇心吧。

2.實際電流源分析

現在，我們來看中圖，一個實際系統。

設圖中的電源電壓為24V，穩壓二極體的穩定電壓為6V。若電阻R1和R2均為10K，它們的分壓是3V，則晶體管基極的電壓為：

$U_{T1.B} =24-3=21V$

我們知道，晶體管的基射極間電壓為0.6V，因此晶體管發射極的電壓為：

$U_{T1.E} =21+0.6=21.6V$

設，發射極電阻Rc的阻值是1.2K，於是，流過發射極電阻Rc的電流是：

$I_{T1.E} =frac{24-21.6}{1.2} =2mA$

晶體管T1的集電極電流近似等於發射極電流，於是晶體管T1的輸出電流為：

$I_{T1.C} approx I_{T1.E} =2mA$

由於晶體管基極的電壓是固定不變的，因此我們知道，晶體管的輸出電流當然也不會變化，並且與它的負載Rc的值無關。換句話說，此電路就是一個恆流源。

設，電阻Rc=8.2K，於是它兩端的電壓為2X8.2=16.4V。由此我們知道，晶體管T1的管壓降為：

$U_{T1.CE} =24-2.4-16.4=5.2V$

這5.2V就是此恆流源能夠實現恆流的本錢。

當電阻Rc增大時，它兩端的電壓會增大。例如我們將它的電阻增加到10K，於是晶體管T1的管壓降為：

$U_{T1.CE} =24-2.4-2 imes 10=1.6V$

我們看到，這裡的關係完全滿足電流源的基本特徵：負載電阻越大，負載電阻上的電壓當然也越大，但此時T1的管壓降已經大幅跌落。

我們知道，當晶體管飽和時，它的管壓降是0.3V。據此，我們來計算一下電阻Rc的最大值是多少：

$U_{T1.CE.max} =frac{24-2.4-0.3}{2} approx 10.65KOmega$

如果負載電阻Rc的阻值變小，例如只有原先的一半左右，即4.2K，又會發生什麼情況？

$U_{T1.CE} =24-2.4-2 imes 4.2=13.4V$

我們看到，管壓降增加了。如此看來，若負載電阻繼續減小，管壓降還會增加。因此，晶體管的耐壓必須滿足要求，否則會被擊穿。

我們來看看當Rc=0時的管壓降是多少：

$U_{T1.CE} =24-2.4=21.6V$

可見，此晶體管的管壓降必須大於21.6V，否則此晶體管會被擊穿。

通過簡單計算，我們由此得知，恆流源所接的負載電阻是有範圍限制的。

3.把二極體接入實際恆流源電路會發生什麼？

我們知道，所謂的理想二極體，其正向壓降為零，反向壓降為無窮大，因此我們可以用普通的開關來模擬。

當開關閉合時，相當於二極體處於正向接法，此時恆流源的電流變化情況正如第2條分析的結果。

當開關打開時，晶體管T1的集電極開路，這時會怎樣？答案是，不會怎樣，晶體管的集電極電流為零，晶體管的特性確保了不會強制性地恆流輸出2毫安的電流，以此保障了系統安全。

結論：

由以上計算可知，電流源在負載電阻變大變小時，負載的上電壓也會變大變小，並且是以電流源自身的壓降變化為代價的。

電流源對負載供電時，作為代價的就是它自身的壓降！

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非常想對題主說，別再用什麼理想電流源、理想二極體來難為自己了，還是實際一些。

事實上，我們從實際的計算中能學到的知識是遠遠多於這些所謂的理想狀態的。

還是圖個清閑吧。

正著接，不會怎麼樣，二極體正常工作。當然電流太大會被燒掉。

反著接，二極體被反向擊穿，穩壓二極體還能工作，別的就燒掉了。

首先要說，這種電路是有現實應用的。*事實上LED驅動電路就是用恆流電流源來驅動二極體，這樣才能最大化LED的壽命，穩定他發出的光強，提高系統的效率和穩定性。*

如果二極體反偏，看你所謂的理想二極體有沒有反向擊穿電壓。如果有，那麼電流由理想電流源確定，電壓就是擊穿電壓。如果沒有，那理想電流源和理想二極體在一起就是無解的。

如果二極體正偏的話，那就簡單了啊，理想電流源是啥電流，理想二極體就是啥電流，電壓是理想二極體的正嚮導通電壓(如果你說的理想二極體連正嚮導通電壓都沒有，這就不叫模擬電路了，這叫中學物理，那麼此時電壓是零)。

我的觀點是鼓勵大膽想像，小心求證就是了。

我年輕那會兒還有過企圖用LC迴路收集太陽能的想法。

如果問題只涉及電流源和二極體，我贊同以上匿名答主的回答。

但是如果強調是理想電流源和理想二極體且電路里只包含這兩個元件的話，我的理解如下：

順接，電流源輸出正，接二極體陽極，此時理想二極體正向電阻為零，理想電流源被短路，這時其輸出能量為零，因為即使電路里有電流，但是二極體正向電阻為零，其兩端無壓降無功率損耗。

反接，電流輸出正，接二極體陰極，此時理想二極體反向電阻為無窮大，理想電流源被開路，這時其輸出能量無窮大，因為此時電路里電流和二極體反向電阻相乘，得到的反向壓降為無窮大，因此功率損耗為無窮大。

以上是根據現有資料總結理解出的答案，若有不同意見歡迎各位留言討論。

既然是理想的，我們要清楚它們首先是數學模型，其次才是電路元件。

那麼二極體和電流源正著接相當於導線，並且不允許與電流源反著接。

如果現實中要接也不是不可以，只不過你得換個模型了。