1、1模拟电子技术基础第 4 版习题解答第 1 章 半导体二极管及其基本应用电路一、填空题11 在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度则与 有很大关系。 12 在 N 型半导体中，多子是 ，少子是 ；在 P 型半导体中，多子是 ，少子是 。13 二极管具有 性；当 时，二极管呈 状态；当 时，二极管呈 状态。14 2APl2 型二极管是由半导体材料 制成的；2CZ52A 型二极管是由半导体材料 制成的。15 在桥式整流电路中接入电容 C(与负载并联)滤波后，输出电压较未加C 时 ，二极管的导通角 ，输出电压随输出电流的增大而 。二、选择正确答案填空(只需选填英文字母)16
2、 二极管正向电压从 07 V 增大 15时，流过的电流增大 (a 15；b大于 15； c小于 15)。17 当温度升高后，二极管的正向压降将 ，反向电流将 (a增大；b减小；c 不变 )。18 利用二极管的 组成整流电路(a 1正向特性； b1单向导电性；c1反向击穿特性 )。稳压二极管工作在 状态下，能够稳定电压(a 2正向导通；b 2反向截止；c 2反向击穿 )。三、判断下列说法是否正确(用或号表示)19 在 N 型半导体中，掺入高浓度的三价杂质，可以改型为 P 型半导体。( )110 PN 结的伏安特性方程可以描述 PN 结的正向特性和反向特性，也可以描述其反向击穿特性。( )111
3、在桥式整流电路中，如用交流电压表测出变压器二次侧的交流电压为 40 V，则在纯电阻负载两端用直流电压表测出的电压值约为 36 V。( )112 光电二极管是受光器件，能将光信号转换为电信号。( )解答：1.1 杂质浓度 温度1.2 电子 空穴 空穴 电子21.3 单向导电性 正向偏置 导通 反向偏置 截止1.4 N 型锗材料 N 型硅材料1.5 增大 减小 减小1.6 （b）1.7 （b） （a ）1.8 （b 1） （c 2）1.9 （）1.10 （）1.11 （）1.12 （）113 某硅二极管在室温下的反向饱和电流为 A，求外加正向电压为 02 910V、04 V 时二极管的直流电阻 R
4、D。和交流电阻 rd。(提示：二极管的直流电阻RD=UD/ID；交流电阻 。)IUrd1.13 解答：0.2 V 时， 3DT/ 90.2/6161S(e1(e)2.190uI 0.4 V 时， 390.4/262)A48则直流电阻(0.2 V 时)3D16.910URI(0.4 V 时)230.48交流电阻(0.2 V 时)d13D6mV6k.190ArI(0.4 V 时)224.8从上计算结果，说明该二极管在 0.2 V 时在阈值电压以下，而 0.4 V 在阈值电压以上，正常工作状态。114 用万用表的 Rxl0 挡和 Rxl00 挡分别测量同一个二极管的正向电阻，试分析两次测试结果是否相
5、同。若不同，哪一次测得的结果大?(提示：用 Rxl00 挡时表内等效内阻约为用 Rxl0 挡时表内等效电阻的 10 倍。)1.14 解答： 用万用表的不同量程去测量二极管的正向电阻，由于表的内阻不同，使流过管子的电流大小不同，也就是工作点的位置不同（参见图题解 1.14） ，故测出的正向电阻（直流电阻）将不同。因为 RD=UD/ID=1/tan ，而用 R10 挡测量时，由于其内阻小，使流过管子的电流大，其工作点如图题解 1.14 中的 Q1；用R100 挡测量时，其工作点如图题解 1.14 中的 Q2；而 12，故用 R100 挡测出的电阻大。3图题解 1.14115 试判断图题 115 电
6、路中二极管是导通还是截止。并分别求出各电路中A、O 两端电压 UAO。设二极管是理想器件。1.15 解答：图（a）：二极管 D 导通，U AO= 4 V图（b）：二极管 D1 导通、D 2 截止，U AO 0 V图（c）：二极管 D1 截止、D 2 导通，U AO 6 V116 试估算图题 116 各电路中流过二极管的电流 ID。和 A 点的电位。设二极管的正向压降为 07 V。41.16 解答：图（a）：二极管导通， UA=0.7 V，I D=(10 V0.7 V)/3 k0.7 V/1 k=2.4 mA图（b）：二极管导通，U A6.7 V，I D=(10 V6.7 V)/0.5 k6.7
7、 V/2 k=3.25 mA图（c）：先将 10 V 电源和 R1、R 2 这部分利用戴维南定理等效化简，如图题解 1.16（c）所示，即 ocDA3017.69(/)k7.69./(2.1)km=VRUIA图题解 1.16（c）117 二极管电路如图题 117 所示，已知 ui=5sin 3140t mV，V DD=4 V，R=1 k，试求二极管两端的电压 uD 及流过二极管的电流 iD。(提示：电容 C 对直流不通，对交流 ui 可通。)1.17 解答：（1）静态分析令 ui=0 V，用恒压降模型求得UDQ=0.7 VIDQ=(40.7) V/1 k=3.3 mA（2）动态分析rd=26
8、mV/3.3 mA8 uD=ui=5 sin 3 140t mV5iD=5sin 3 140t mV/8 =0.625 sin 3 140 t mA（3）总电压、电流uD=UDQ+uD=(0.7+0.005 sin 3 140 t) ViD=IDQ+iD=(3.3+0.625 sin 3 140 t) mA1.18 二极管电路如图题 1.18 所示，已知电源 ，试分别使用sin5.12二极管理想模型和恒压降模型(U F=07 V)分析，绘出负载电阻 RL 两端电压 uo 的波形，并标出幅值。1.18 解答：负载电阻 RL 两端的电压uO=u2UF=1.5 sin t V0.7 V当使用二极管理
9、想模型分析时，其波形如图题解 1.18（a）所示；当使用二极管恒压降模型分析时，其波形如图题解 1.18（b）所示。图题解 1.181.19 在图题 119 所示桥式整流电容滤波电路中，已知 RL=50 ，c=1 000 F。(1)用交流电压表测得 u2=20 V，用直流电压表测得 RL 两端的电压 uO 为：u O=28 V，u O=18 V，u O=24 V，u O=9 V，试分析该电路分别处于何种情况下测出。(2)当桥式整流电路中任一个二极管出现下列情况：短路，开路，接反，试分析各会出现什么情况和危害。61.19 解答：（1） 负载 RL 断路； 电容断路； 正常工作； 电容断路且其中一
10、个二极管断路。（2） 造成电源变压器二次侧短路，使变压器及和短路相通的二极管烧坏； 构成了半波整流电容滤波电路； 情况同。120 已知一桥式整流电容滤波电路的交流电源电压 U1=220 V，f =50 Hz，负载电阻 RL=40，要求输出直流电压为 24 V，纹波较小。 (1)求选择整流管的参数要求；(2)选择滤波电容(容量和耐压) ；(3)确定电源变压器二次绕组的电压和电流。1.20 解答：（1）确定选择整流管的参数要求电源变压器二次绕组电压有效值 U2=UO/1.2=24 V/1.2=20 V二极管承受的最大反向电压 DRM8.3流过二极管的平均电流 14V0mAI所选整流二极管的最大整流
11、电流需 IFID整流二极管的最高反向工作电压需 URMUDRM（2）选择滤波电容的电容量 3L.2s(35)/410F2TCR电容的耐压 8.3V选择电解电容 1 000 F/50 V（3）确定变压器二次绕组的电压 U2=20 V变压器二次绕组的电流 I2=(1.52)IO=2 IO=224 V/40 =1.2 A1.21 在图题 121 所示的限幅电路中，已知输入信号为 V，试画tuisn6出输出电压 uo 的波形。设二极管为理想器件。71.21 解答：图题 1.21 所示电路的 uO 波形如图题解 1.21(a)、(b)、(c)、(d)所示。图题解 1.21122 在图题 122 所示电路
12、中，设 V，硅稳压二极管 DZ 的稳tusin15定电压为 8 V，试近似画出 uo 的波形。(a) (b)81.22 解答：uO 的波形如图题解 1.22 所示。图题解 1.22123 已知两只硅稳压二极管的稳定电压值分别为 8 V 和 75 V，若将它们串联使用，问能获得几组不同的稳定电压值?1.23 解答：可获得四组不同的稳定电压值，分别是：15.5 V（两个稳压管均反向偏置）1.4 V（两个稳压管均正向偏置）8.7 V（8 V 稳压管反偏，7.5 V 稳压管正偏）8.2 V（8 V 稳压管正偏，7.5 V 稳压管反偏）1.24 图题 124 所示电路中稳压二极管为 2CW7B，它的稳定
13、电流为 10 mA，稳定电压值为 5 V，额定功耗为 200 mW。试问：若电源电压 UO 在 1830 V 范围内变化，输出电压 UO 是否基本不变?稳压二极管是否安全 ?1.24 解答：稳压管允许的最大工作电流 IZmax=200 mW/5 V=40 mA当 US=18 V 时，稳压管的工作电流 IZ=(185) V/1 k=13 mA可见 IZmin(10 mA)IZ(13 mA)IZmax(40 mA)当 US=30 V 时，稳压管的工作电流 IZ=(305) V/ 1 k=25 mA可见同样 IZminIZIZmax9因而能实现 UO 基本不变，稳压管能安全工作。125 为什么发光二极管必须正向偏置，而光电二极管却要反向偏置?1.25 解答：发光二极管的工作原理是载流子通过 PN 结时产生复合，释放的能量转换为光能，故只有处于正向偏置，才能使较多的空穴与电子在空间电荷区中相遇复合。光电二极管是将光信号转换成电信号的器件，由光生载流子形成的管子电流取决于光照强度。无光照时，属于少数载流子的光生载流子（电子-空穴对）很少，其电流几乎为零；光照强度增加，少子的光生载流子明显增加，管子电流明显增大。因此，光电二极管必须反向偏置，才能形成与光照强度成正比的管子电流。若正向偏置，则管子电流基本取决于外加电压大小，无需光照也有较大电流，更不受光照强度控制。
