第1章二极管答案.doc

第一章答案
1.1 在一本征硅中，掺入施主杂质，其浓度=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=cm，重复（1）。
（3）若==cm,，重复（1）。
（4）若=cm，=cm，重复（1）。
解：（1）已知本征硅室温时热平衡载流子浓度值= cm，施主杂质=cm>> = cm，所以可得多子自由浓度为
=cm
少子空穴浓度
==cm
该半导体为N型。
（2）因为=cm>>，所以多子空穴浓度
cm
少子电子浓度
==cm
该半导体为P型。
（3）因为=,所以
= = =cm
该半导体为本征半导体。
（4）因为=1010=9910（cm）>>，所以，多子自由电子浓度
= cm
空穴浓度
===2.2710（cm）
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分别为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 =26mV
二极管正偏时，I=exp
对于硅管：=ln=556.4mV
对于锗管：=ln=179.6mV
1.3 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）二极管的直流电阻和交流电阻各为多少？
+
6V
D
R

100

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
==53mA
(2) ==13.2
===0.49
1.4 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V，试问流过负载的电流是多少？
（3）设二极管可看作是折线模型，并设二极管的门限电压V，，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）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？
D
题图1.4
10V
+

E
RL
100

解：（1）mA
（2）mA
（3）mA
（4）
（5）E增加，直流电流增加，交流电阻下降。
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，，，E=1.7V，(mV), 和容量足够大，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uo的值。

ui

uo

+
题图1.5
C1

R1

R2
C2

E

V

解：（1）直流等效电路如答图1.5（a）所示；交流等效电路如答图1.5(b)所示。
R1
R2
UD
(a)
R1
R2
rD
(b)
+
ui

+
uo

答图1.5
E

（2）mA

（mV）
1.6 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：(1)在图(a)中，V2导通，V1截止，U0＝5V。
(2)在图(b)中，V1导通，V2截止，U0＝0V。
(3)在图(c)中，V1、V2均导通，此时有

1.7 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ui＝5sinωt(V)，试画出u0的波形。

题图1.7
解：(1)在图(a)中：当ui＞一2.7V时，V管截止，u0＝一2V；当ui≤一2.7V时，V管导通，u0＝ui。当ui＝5sinωt(V)时，对应的u0波形如图答图1.7(a)所示。
(2)在图(b)中：当ui＞1.3V时，V管截止，u0＝ui；当ui≤1.3V时，V管导通，u0＝2V。其相应波形如答图1.7 (b)所示。

答图1.7
1.8 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（ui与uo特性曲线）。
（2）假定输入电压如题图1.8 (b) 所示，试画出相应的uo波形。

12
12k

12k
V1
V2
+
_
12V
_
+
10V
+
_

6k
(a)
+
_

uo
15
0

ui/V

(b)

题图1.8
解：（1） 当<12V，且ui >V,和同时截止，则uo =ui；当ui 12V 时，导通，截止，此时电路可简化成答图1.8(a)。

+
_
+

12V

_
(a)
+
ui

+
_
+
uo
_
(b)

10V

8
12
ui/V
-8
-10
-12
-16
-4
-8
-12
-16
4
8
12
16
uo/V
(c)
15
0

ui/V

(d)
14
0

答图1.8
由图可得：
uo=12V( ui -12V)=4V ui
如ui =16V, uo=14.7V。
当ui 时，截止，导通，此时电路可简化成答图1.8(b)。此时
uo=V( ui 10V)=
如ui =V, uo=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)所示。
ui =15V时，uo=4V=14V
ui =-14V时，uo=V=V
1.9 在题图1.9 (a)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。

题图1.9
解：该电路为高电平选择电路，即u1、u2中至少有一个为3V，则u0＝3一0.7＝2.3V。u1、u2均为0时，uo＝一0.7V。其波形答图1.9(c)所示。

答图1.9
1.10 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ui＝10 sinωt(V)，试画出u0的波形。

题图1.10
解：当ui≥5V时，Vz击穿，u0＝5V。当ui≤一0.7V时，Vz正向导通，u0＝一0.7V。
当一0.7V＜ui＜5V时，Vz截止，u0＝ui。由此画出的u0波形如答图1.10所示。

答图1.10
1.1 稳压管电路如题图1.11所示。
（1）设V，稳压管的稳定电压=10V，允许最大稳定电流=30mA，=5mA, =800,=。试选择限流电阻R的值。
（2）稳压管的参数如（1）中所示，R=100，=250，试求允许的变化范围。
（3）稳压管的参数如（1）中所示，当=10V时，其工作电流=20mA，=12，如=20V不变，试求从无穷大到1k时，输出电压变化的值为多少？

+
_

+
_
题图1.11
+

解：（1）因为

式中，因，所以=0，V

式中 mA,V=18V
选择R应满足：400<R<457
(2) 当时，mA。
当达到最大时 ，（V）
当为时，（V）
即的变化范围是14.5~17V。
（3）当时，=10V。
当时，=10V（V）
（mV）
或
9(mV)