半导体二极管及其应用习题解答

第1章 半导体二极管及其基本电路自测题1.1 判断下列说法与否对的,用“”和“”表达判断成果填入空内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. 由于P型半导体的多子是空穴,因此它带正电。( )4. 在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干体现出来。()1 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. 型半导体 C ;P型半导体 C 。 .带正电 B.带负电 .呈电中性 在掺杂半导体中,多子的浓度重要取决于 B ，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A温度 .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区到区 当P结未加外部电压时,扩散电流 C 飘移电流。 不小于 不不小于 C.等于6. 当P结外加正向电压时,扩散电流 A 漂移电流，耗尽层E ；当N结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。 A不小于 不不小于 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大 B小8. 当温度升高时，二极管的正向电压 B ,反向电流 。 A增大 B.减小 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13 有、三个二极管,测得它们的反向电流分别是mA、0.5mA、5mA；在外加相似的正向电压时,电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言,哪个管子的性能最佳?【解13】:二极管在外加相似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。因此B管的性能最佳。题习题11.1 试求图P1.所示各电路的输出电压值UO，设二极管的性能抱负。 （a) (b) （c） （） (） (f)图P1【解1.1】:二极管电路,通过比较二极管两个电极的电位高下判断二极管工作在导通还是截止状态。措施是先假设二极管断开,求出二极管阳极和阴极电位,电路中只有一种二极管:若阳极电位高于阴极电位(或二极管两端电压不小于其导通电压n)，二极管正偏导通，导通时压降为0(对于抱负二极管)或on(对于恒压源模型的二极管)；若阳极电位低于阴极电位（或二极管两端电压不不小于其导通电压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:若一种正偏，一种反偏,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() 二极管D导通,UO-7V 图 二极管VD截止,UO= -1V 图(d) 二极管VD1导通，D2截止，UO=V 图（e)二极管1截止,D2导通，UO -V 图(f）二极管D导通，OV1. 在图P1.所示电路图中，试求下列几种状况下输出端Y点的电位及流过各元件的电流。UA=B=0;UA3V,UB=0V。设二极管的导通电压o=07V。【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。因此输出端Y点电位:UU=0.7。流过二极管VD1和VD2的电流：（）二极管VD1和VD均承受正向电压,但VD2承受的正向电压大，VD优先导通。因此输出端Y点电位：U=Uon.7。将D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1.2 图P1.31.3 分析图P1所示电路中各二极管的工作状态,试求下列几种状况下输出端Y点的电位及流过各元件的电流。UA=0；A=V，UB0V；U=U=5V。二极管的导通电压on=0.7V。【解.3】：（1)二极管VD1和VD2均处在零偏状态,因此都截止。输出端Y点电位：U=。流过二极管VD1和VD的电流。（2)二极管D正偏导通，因此输出端Y点电位：UY=UA-Uo=V07V=4。将D钳制在截止状态。流过二极管VD流过二极管VD1和VD2的电流,流过二极管VD的电流。（)二极管D1和D2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。因此输出端Y点电位：UY=A-on5V-0.7V43V。流过二极管D和VD2的电流。1.4 在图P14所示电路中,已知输入电压ui=5sinwt（V）,设二极管的导通电压Uon=07V。分别画出它们的输出电压波形和传播特性曲线=f(ui）。(a） (b） （c)图4【解14】:在（a)图所示电路中，当二极管断开时,二极管两端的电压VD=ui。当UVDUo，即ui0.7V时，二极管导通,输出电压uo=ui-0.7;当UDUon，即ui0.7时,二极管截止,输出电压uo=0。输出电压的波形如图解P14（a）1所示,传播特性如图解P.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UVui。当UVDon，即u0.7V时,二极管导通，输出电压uo=7V;当n,即i0.V时,二极管截止,输出电压uu。输出电压的波形如图解.4P(b)1所示,传播特性如图解.4P（）2所示。在(c）图所示电路中，当ui.7V时,二极管导通，输出电压uo=.7V；当ui-07时,二极管V2导通,输出电压uo-07；当-.7Vi，即ui3V时，V2导通，输出电压o=V;当ui时，VD2导通，输出电压uo=3V;当i4V；D导通的条件是：ui8V。故ui8V时，VD1导通，VD2截止，输出电压o=;4ui8V时，V、V2都导通，输出电压uoui;ui4时,D截止，V2导通，输出电压。输出电压的波形如图解1.6（(b）所示，传播特性如图解1（c)所示。 图解P1.6（b） 图解P1.6(c)7 电路如图P1.所示。输入电压ui10nwt（mV),二极管的导通电压Un=0.7，电容C对交流信号的容抗可忽视不计。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m,由此可估算出二极管D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替代，此时,电路可等效为图解P.。由图可求得输出电压的交流分量为（m) 图P1. 图解P1.8 有两个硅稳压管，VDZ、VZ2的稳定电压分别为V和8V,正向导通电压为7V，稳定电流是5mA。求图P18各个电路的输出电压UO。(a） (b) （)(d） (e) (f）图1.8【解16】：图a UO6V+V=14V;图b O=6V+0.V67V；图c UO0.7V+.V=14V；图d U=07V;图e O=0.7V；图f UO=6。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ZM=150mW。试求图P1.9所示电路中限流电阻R的取值范畴。【解1.9】:由题可知稳压管的最大稳定电流m=2mA流过稳压管的电流IZ应满足：，又由于：,由此可得限流电阻R的取值范畴:0.36WR1.8kW1.1 图P1.10所示稳压管稳压电路中,稳压管的稳定电压U=V，最小稳定电流Zmin=mA,最大功耗PM=125mW。限流电阻R=1kW，负载电阻RL50W。 分别计算输入电压UI为2V、V三种状况下输出电压Uo的值。若输入电压UI=3V时负载开路，则会浮现什么现象？为什么？ 图1.10【解1.10】： 根据题意可知流过稳压管的最大稳定电流当I12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由于，因此稳压管能稳压，输出电压UOUZ= 当UI=35V，负载开路时,流过稳压管的电流9AZM=23mA,稳压管将因功耗过大而损坏。.11 图.1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UZ6V，最大稳定电流IZmx30A,最小稳定电流IZmin=1mA，限流电阻R=00W。假设负载电流I15mA，则容许输入电压的变化范畴为多大?才干保证稳压电路正常工作? 假设给定输入直流电压I=13V，则容许负载电流IL的变化范畴为多大? 如果负载电流也在一定范畴变化,设L=1015mA,此时输入直流电压UI的最大容许变化范畴为多大？【解11】:解： 要保证电路正常工作,流过稳压管的电流应满足：,即，得容许输入电压的变化范畴为。 同理，电路应满足,得容许负载电流的变化范畴。 当负载电流最小（为ILmin=10mA ),输入电压最大时,流过稳压管的电流最大,应满足得容许输入电压的最大值为:当负载电流最大(为ILmx=15mA ),输入电压最小时，流过稳压管的电流最小，应满足得容许输入电压的最小值为：因此负载电流在105A范畴内变化时,输入直流电压Ui的最大容许变化范畴为