半导体二极管及其应用习题解答资料

1、第1章 半导体二极管及其基本电路自测题1.1 判断下列说法是否正确，用“”和“´”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（ ´ ）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（ ）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（ ´ ）4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（ ）5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（ ）1.2 选择填空1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是 B 。 A自由电子 B空穴2. N型半导体 C ；P型半导体 C 。 A带

2、正电 B带负电 C呈电中性3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于 B ，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A温度 B掺杂浓度 C掺杂工艺 D晶体缺陷4. PN结中扩散电流方向是 A ；漂移电流方向是 B 。 A从P区到N区 B从N区到P区5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流 C 飘移电流。 A大于 B小于 C等于6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流 A 漂移电流，耗尽层 E ；当PN结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。 A大于 B小于 C等于 D变宽 E变窄 F不变7. 二极管的正向电阻 B ，反向电阻 A 。 A大 B小8. 当温度升高时，二极管的正向电压 B

3、，反向电流 A 。 A增大 B减小 C基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在 C 状态。 A正向导通 B反向截止 C反向击穿1.3 有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2mA、0.5mA、5mA；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好？【解1.3】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。题习题11.1 试求图P1.1所示各电路的输出电压值UO，设二极管的性能理想。 （a） （b） （c） （d） （e） （f）图P1.4 【解1.1】：二极管电路，通过比较二极

4、管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。方法是先假设二极管断开，求出二极管阳极和阴极电位，电路中只有一个二极管：若阳极电位高于阴极电位（或二极管两端电压大于其导通电压Uon），二极管正偏导通，导通时压降为0（对于理想二极管）或Uon（对于恒压源模型的二极管）；若阳极电位低于阴极电位（或二极管两端电压小于其导通电压Uon），二极管反偏截止，流过二极管的电流为零。如果电路中有两个二极管：若一个正偏，一个反偏，则正偏的导通，反偏的截止；若两个都反偏，则都截止；若两个都正偏，正偏电压大的优先导通，进而再判断另一只二极管的工作状态。 图(a)二极管VD导通，UO=5V 图(b) 二极管VD

5、导通，UO= -7V 图© 二极管VD截止，UO= -1V 图(d) 二极管VD1导通，VD2截止，UO=0V 图(e) 二极管VD1截止，VD2导通，UO= -9V 图(f) 二极管VD导通，UO=0V1.2 在图P1.2所示电路图中，试求下列几种情况下输出端Y点的电位及流过各元件的电流。UA=UB=0V；UA=3V，UB=0V。设二极管的导通电压Uon=0.7V。【解1.2】：（1）二极管VD1和VD2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y点电位：UY=Uon=0.7V。流过二极管VD1和VD2的电流：（2）二极管VD1和VD2均承受正向电压，但VD2承受的正向电压

6、大，VD2优先导通。所以输出端Y点电位：UY=Uon=0.7V。将VD1钳制在截止状态。流过二极管VD1的电流，流过二极管VD2的电流图P1.2 图P1.31.3 分析图P1.3所示电路中各二极管的工作状态，试求下列几种情况下输出端Y点的电位及流过各元件的电流。UA=UB=0V；UA=5V，UB=0V；UA=UB=5V。二极管的导通电压Uon=0.7V。【解1.3】：（1）二极管VD1和VD2均处于零偏状态，所以都截止。输出端Y点电位：UY=0。流过二极管VD1和VD2的电流。（2）二极管VD1正偏导通，所以输出端Y点电位：UY=UA-Uon=5V-0.7V=4.3V。将VD2钳制在截止状态。

7、流过二极管VD1流过二极管VD1和VD2的电流,流过二极管VD2的电流。（3）二极管VD1和VD2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y点电位：UY=UA-Uon=5V-0.7V=4.3V。流过二极管VD1和VD2的电流。1.4 在图P1.4所示电路中，已知输入电压ui=5sinwt（V），设二极管的导通电压Uon=0.7V。分别画出它们的输出电压波形和传输特性曲线uo=f（ui）。（a） （b） （c）图P1.4【解1.4】：在（a）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压UVD=ui。当UVD³Uon，即ui³0.7V时，二极管导通，输出电压uo=u

8、i-0.7V；当UVD<Uon，即ui<0.7V时，二极管截止，输出电压uo=0。输出电压的波形如图解P1.4（a）1所示，传输特性如图解P1.4（a）2所示。在（b）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压UVD=ui。当UVD³Uon，即ui³0.7V时，二极管导通，输出电压uo= 0.7V；当UVD<Uon，即ui<0.7V时，二极管截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解1.4P（b）1所示，传输特性如图解1.4P（b）2所示。在（c）图所示电路中，当ui³0.7V时，二极管VD1导通，输出电压uo=0.7V；当ui&#

9、163;-0.7V时，二极管VD2导通，输出电压uo=-0.7V；当-0.7V<ui<0.7V时，VD1、VD2都截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解1.4P（c）1所示，传输特性如图解1.4P（c）2所示。 图解T1.4（a）1 图解T1.4（b）1 图解T1.4（c）1 图解T1.4（a）2 图解T1.4（b）2 图解T1.4（c）21.5 在图P1.3所示电路中，已知ui=10sinwt（V），二极管的性能理想。分别画出它们的输入、输出电压波形和传输特性曲线uo=f（ui）。（a） （b） （c）图P1.5【解1.5】：在（a）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两

10、端的电压UVD=5V-ui。当UVD>0，即ui<5V时，二极管导通，输出电压uo=5V；当UVD£0，即ui³5V时，二极管截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解P1.5（a）1所示，传输特性如图解P1.5（a）2所示。 在（b）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD1两端的电压UVD1=-ui，VD2两端的电压UVD2=ui-3V。当ui>3V时，VD2导通，输出电压uo=3V；当ui<0时，VD1导通，输出电压uo=0；当0£ui£3V时，VD2、VD1都截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解P1.5（b）

11、1所示，传输特性如图解P1.5（b）2所示。在（b）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD1两端的电压UVD1=-5V-ui，VD2两端的电压UVD2=ui-3V。当ui>3V时，VD2导通，输出电压uo=3V；当ui<-5V时，VD1导通，输出电压uo=-5V；当-5V£ui£3V时，VD2、VD1都截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解P1.5（c）1所示，传输特性如图解P1.5（c）2所示 图解P1.5（a）1 图解1.5P（b）1 图解P1.5（c）1 图解1.5（a）2 图解1.5（b）2 图解1.5（c）21.6 图P1.4所示为一限幅电路

12、，输入电压ui=10sinwt（V），试画出输出电压的波形和传输特性曲线。设VD1、VD2的性能均理想。图P1.6 图解P1.6 (a)【解1.6】：设流过VD1、VD2、R1、R2的电流分别为iD1、iD2、i1、i2，参考方向如图解1.6P(a)所示。当VD1、VD2均导通时，由此可得，VD1导通的条件是：ui>4V；VD2导通的条件是：ui<8V。故ui³8V时，VD1导通，VD2截止，输出电压uo=8V；4V<ui<8V时，VD1、VD2都导通，输出电压uo=ui；ui£4V时，VD1截止，VD2导通，输出电压。输出电压的波形如图解P1.6(

13、b）所示，传输特性如图解P1.6(c)所示。 图解P1.6(b) 图解P1.6(c)1.7 电路如图P1.7所示。输入电压ui=10sinwt（mV），二极管的导通电压Uon=0.7V，电容C对交流信号的容抗可忽略不计。试计算输出电压的交流分量。【解1.7】：只有直流电压作用时，电容C开路，流过二极管的电流为mA，由此可估算出二极管VD的动态电阻为：在进行交流分析时，令直流电压和电容短路，二极管用交流等效电阻rd代替，此时，电路可等效为图解P1.7。由图可求得输出电压的交流分量为（mV） 图P1.7 图解P1.71.8 有两个硅稳压管，VDZ1、VDZ2的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压

14、为0.7V，稳定电流是5mA。求图P1.8各个电路的输出电压UO。（a） （b） （c）（d） （e） （f）图P1.8【解1.6】：图a UO=6V+8V=14V；图b UO=6V+0.7V=6.7V；图c UO=0.7V+0.7V=1.4V；图d UO=0.7V；图e UO=0.7V；图f UO=6V。1.9 已知稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大功耗PZM=150mW。试求图P1.9所示电路中限流电阻R的取值范围。【解1.9】：由题可知稳压管的最大稳定电流mA=25mA流过稳压管的电流IZ应满足：，又因为：，由此可得限流电阻R的取值范围：0.36kW<

15、R<1.8kW1.10 图P1.10所示稳压管稳压电路中，稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大功耗PZM=125mW。限流电阻R=1kW，负载电阻RL=500W。 分别计算输入电压UI为12V、35V三种情况下输出电压Uo的值。 若输入电压UI=35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？ 图P1.10【解1.10】： 根据题意可知流过稳压管的最大稳定电流当UI12V时，稳压管未击穿。故当UI35V时，稳压管反向击穿，流过稳压管的电流为因为，所以稳压管能稳压，输出电压UO=UZ=6V 当UI=35V，负载开路时，流过稳压管的电流29mAIZM20.83mA，稳压管将因功耗过大而损坏。1.11 图1.11所示的稳压管稳压电路中，如果稳压管选用2DW7B，已知其稳定电压UZ=6V，最大稳定电流IZmax=30mA，最小稳定电流IZmin=10mA，限流电阻R=200W。 假设负载电流IL=15mA，则允许输入电压的变化范围为多大？才能保证稳压电路正常工作？ 假设给定输入直流电压UI=13V，则允许负载电流IL的变化范围为多大？ 如果负载电流也在一定范围变化，设IL=1015mA，此