第1章二极管答案

1、第一章答案1431.1在一本征硅中，掺入施主杂质，其浓度 Nd = 210 cm -。（1）求室温300K时自由电子和空穴的热平衡浓度值，并说明半导体为P型或N型。（2若再掺入受主杂质，其浓度NA=3x1014cm'，重复（1 ）。（3）若 Nd=Na = 10 cm ，重复（1）。（4 ）若 N D = 1016 cm "， N A = 1014 cm "，重复（1）。解：（1）已知本征硅室温时热平衡载流子浓度值ni = 1.51010 cm，施主杂质ND= 21014cm">> ni = 1.51010 cm'，所以可得多子自由浓度

2、为n0N D = 2 1014 cm少子空穴浓度2p0= = 1.125 106cm'n。该半导体为N型。（2）因为Na-Nd=11014cm">> j，所以多子空穴浓度14_3p0110 cm少子电子浓度20 = -=2.25 106cmP。该半导体为P型。（3）因为Na= Nd ,所以10-3p0= 0 = i = 1.510 cm该半导体为本征半导体。（4）因为161414_3Nd -Na =10-10 =99 10（cm ） >>j，所以，多子自由电子浓度0 = 99 1014 cm "空穴浓度i2（1.5 1010）24 ,亠p0=

3、 =14=2.27 10（ cm ）099 1014该导体为N型。1.2当T=300K时，锗和硅二极管的反向饱和电流Is分别为1 J A和0.5pA。如果将此两个二极管串联连接，有 1mA的正向电流流过，试问他们的结电压各为多少？解：T=300K时，热电压 Ut =26mV二极管正偏时,I= Is exp(匹Ut对于硅管：U = Ut In =556.4mVI s对于锗管：U -Ut ln =179.6mVI S1.3二极管电路如图1.3所示。已知直流电源电压为6V，二极管直流管压降为 0.7V。(1)试求流过二极管的直流电流。(2)二极管的直流电阻 Rd和交流电阻各为多少?+6V100。立

4、d图1.3解：(1)流过二极管的直流电流也就是图1.3的回路电流，即A=53mA6 -0.7D =100Rd=0.7V=13.2' 153 10 AUt =26 10：V =0.49 1153 10 A1.4二极管电路如题图1.4所示。(1 )设二极管为理想二极管，试问流过负载Rl的电流为多少?(2)设二极管可看作是恒压降模型，并设二极管的导通电压UD(°n) =0.7V，试问流过负载Rl的电流是多少？(3)设二极管可看作是折线模型，并设二极管的门限电压UD(on)=0.7v，rD on =20，试问流过负载的电流是多少？(4) 将电源电压反接时，流过负载电阻的电流是多少?(

5、5) 增加电源电压 E,其他参数不变时，二极管的交流电阻怎样变化?解:RlRl100'J(2) IE - U d( on)=94 mA(3) IE - U D(on)RlRd=78.3 mA(4)I - -I s或I : 0(5) E增加，直流电流Id增加，交流电阻Ut下降。1.5 二极管电路如题图1.5所示。设二极管的导通电压为 0.7V，R 9901，R2=10，E=1.7V， ui =10sin 7 (mV), G和C2容量足够大，对Ui信号可视作短路。(1) 求流过二极管的直流电流Id。(2) 求输出电压u。的值。解：(1)直流等效电路如答图1.5( a)所示；交流等效电路如答

6、图1.5(b)所示。(2) IrD答图1.5(b)=1 mAR1R2Ut二 26' 1UoUi 2.78sin t (mV)R2 +D1.6在图1.6所示各电路中，设二极管均为理想二极管。试判断各二极管是否导通，并求 Uo的值。题图1.6解：在图(a)中，V2导通，V1截止，Uo = 5V。在图(b)中，V1导通，V2截止，U o = 0V。在图(c)中，V1、V2均导通，此时有UoE R4R1 (R2/R) R46汉24 (1/0.051) 2二 1.984V1.7二极管限幅电路如图1.7(a)、(b)所示。将二极管等效为恒压降模型，且UD(on)=0.7V。若u = 5sin

7、74; t(V)，试画出u0的波形。C+ % IY InuiT,P" V2r斯二何题图1.7解：在图(a)中：当up 2.7V时，V管截止，比=一 2V;当山匕一 2.7V时，V管导 通，uo= Ui。当Ui = 5sin® t(V)时，对应的uo波形如图答图1.7(a)所示。在图(b)中：当Ui> 1.3V时，V管截止，u0 = q;当ui<1.3V时，V管导通，u0=2V。 其相应波形如答图1.7 (b)所示。U r答图1.71.8二极管电路如题图1.8 (a)所示，设V1和V2均为理想二极管。 (1 )试画出电路的传输特性(5与uo特性曲线)。(2)假定输

8、入电压如题图1.8 (b)所示，试画出相应的uo波形。通，D2截止，此时电路可简化成答图导1.8(a)。Ri-TUiR2R3TUo10V丰12O11(a)(b)Ui/V15014L t答图1.8由图可得:R22Uo=12V ( ui -12V)-=4VuiRi R23如 Ui =16V, u°=14.7V。当5乞-10时，Di截止，D-导通，此时电路可简化成答图1.8(b)。此时Uo= -10V ( Ui10 V)R一 = 10V 2UiR1 * R333如 ui = -12 V, uo= '11.33 V。由上可得传输特性如答图1.8(c)所示。(2)输出波形如图1.8(d

9、)所示。Ui =15V 时,2UO=4V 尹=14V01.9解：该电路为高电平选择电路，即102Ui =-14V 时，Uo=V u i = - 12.7 V331.9在题图1.9所示电路中，二极管等效为恒压降模型。已知输入电压U1、U2的波形如题图1.9(b)所示，试画出U0的波形。5、u2 中至少有一个为 3V，贝U u0 = 3 一 0.7= 2.3VU1、U2均为0时，山=一 0.7V。其波形答图1.9(c)所示。答图1.91.10 在题图1.10所示电路中，设稳压管的Uz=5V，正向导通压降为0.7V。若q= 10 sin3 t(V)，试画出U0的波形。0Q题图1.10解：当Ui>

10、;5V时，Vz击穿,山=5V。当UiW 0.7V时，Vz正向导通,Uo= 0.7V。当一 0.7VV ui V5V 时，Vz截止,U0= Uj。由此画出的U0波形如答图1.10所示。1.1稳压管电路如题图1.11所示。(1 )设Ui =20(1-10%)V ,稳压管Dz的稳定电压Uz =10V，允许最大稳定电流1 Z max =30mA , I z min =5mA，RLmin =800 I , Rl max=。试选择限流电阻R的值。(2)稳压管的参数如(1)中所示，只=100门,Rl =25 1，试求Ui允许的变化范围。(3)稳压管的参数如(1)中所示，当Uz=10V时，其工作电流I z =

11、20mA , rz=12“ ,如U i =20V不变，试求Rl从无穷大到1k时，输出电压变化的值.Uo为多少?+U。解：(1)因为RminUimaxUz(22-10)V = 400门30mA1 Z min 1 Lmin式中，因Rl max > :所以 1 L min =0， U i max = 20 ' 200.1 = 22 VRmax(18 10)V =457。1 Zm min 1 Lmax ( 5125 )mA式中 I10L max800=12.5mA, Uimin =(20-20 0.1) V=18V选择R应满足：400门<R<457门当 Rl = 250 1 时，Il 二 10250=40 mA。当1 z达到最大时，U i max = ( 1 Z maxIl )R UZ =(30 40) 0.110 = 17(V)当 I Z 为 I Z min 时，U i m