半导体二极管及其电路分析课后答案汇编.doc

1、学习好资料半导体二极管及其电路分析题 1.1.1已知二极管2AP9 的伏安特性如图题1.1.1（a）所示。（ 1） 若将其按正向接法直接与 1.5V 电池相连，估计会出现什么问题？（ 2） 若将其按反向接法直接与 30V 电源相连，又会出现什么问题？（ 3） 分析二极管、稳压管在电路中常常与限流电阻相连的必要性。（ 4） 画出两只 2AP9 二极管 图题 1.1.1（ a） 在：同向串联、反向串联、同向并联、反向并联四种情况下的合成伏安特性曲线。图题 1.1.1解： (1) 烧杯二极管；(2)反向击穿；(3)串联电阻可以限制流过二极管或稳压管的电流超过规定值，使二极管或稳压管安全；(4)同相串

2、联：其正反相的电压分别增加反相串联略去正向压降后都是反向特性；同相并联时：其特性如同一只管子特性反相并联时：两边都是正向特性。题 1.1.2当用万用表电阻档测量二极管参见图题 1.1.1（ b） ，分析：（1）所测得的电阻值是二极管的直流电阻还是动态（微变）电阻？（2）设万用表内电池电压为1.5V ， R 10档的内阻 Ri 为 240， R100 档的内阻Ri =2.4k 。试用图解分析法估算：a）用 R 10 档测得的正向电阻值；b）用 R 100 档测得的正向电阻值。从概念上说明，为什么用不同电阻档测得的二极管正向电阻相差悬殊？解： (1)是二极管的直流电阻。(2) 在二极管的特性曲线坐

3、标上，作出两条负载线，负载线和特性曲线的交点求得V D和 ID ，然后求出这二档的电阻。负载线方程分别为：V D=1.5-0.24I D(R 10 档 )V D=1.5-2.4I D(R 100 档 )所以用 R 10档测得的二极管正向电阻值为更多精品文档学习好资料RDVD0.36V76I D4.7mA用 R 100 档测得的二极管正向电阻值为RDV D0.25VI D5000.5mA由于万用表不同档的内阻不同，使流过二极管的电流相差较大，从而不同档时， 测得二极管的正向电阻相差悬珠。题 1.1.3 二极管的伏安特性曲线如图题1.1.3 所示。（ 1） 二极管承受的反向电压 VRM 为多少？（

4、 2） 若温度升高 20C，则二极管的反向电流 I S 应为多大？（ 3） 当温度升高 20C 时，定性画出变化后的伏安特性曲线。图题 1.1.3图 1.1.3解：(1)由图可知，二极管承受的反向电压VRM 规定为实际击穿电压VB 的一半，即 VRM =40V ；(2) 在反偏的条件下， 温度每增加 10时， I S 约增加 1 倍，所以温度增加 20时， 反向饱和电流 I S 约增加到原来的 4 倍，所以 I S 4 A 。(3)当温度升高时的伏安特性曲线如图1.1.3 所示。题 1.1.4二极管的正向伏安特性曲线如图题1.1.4 所示，室温下测得二极管中的电流为20mA 。试确定二极管的直

5、流电阻RD 和动态电阻rd 的大小。图题 1.1.4解： 求出 I D=20mA 时的 VD，然后可求得直流电阻RD 。更多精品文档学习好资料RDV D0.67 VI D33.520mA在过 I D=20mA处，作一条切线，求切线斜率，可求得动态电阻r d。r dvD0.026Vi D1.330mA -10mA题 1.1.5 分析图题1.1.5 电路中，各二极管是导通还是截止？并求出A、 O 两端的电压 V AO（设 D 为理想二极管） 。图题 1.1.5解：根据二极管的单向导电性得：图 (a)电路： D 1 截止， V AO = -12V ；图 (b)电路： D 1 导电， D2 截止，输出

6、V AO =0V ；图 (c)电路： D 1 截止， D 2 截止，输出V AO=-9V 。题 1.1.6二极管接成图题1.1.6 所示的电路，分析在下述条件下各二极管的通断情况。（ 1） V CC1 =6V ， V CC2=6V ， R1=2k ， R2=3k （ 2） V CC1 =6V ， V CC2=6V ， R1= R 2=3k（ 3） V CC1 =6V ， V CC2=6V ， R1=3k ， R2=2k 设二极管 D 的导通压降 V D =0.7V ，求出 D 导通时电流 ID 的大小。解： (1) D 导电， ID 0.42mA ；图题 1.1.6(2) D 截止， ID 0

7、mA ；(3) D 截止， I =0mA 。题 1.1.7 图题 1.1.7 所示为桥式整流电路，设二极管为理想器件，变压器的原、副边绕组匝数比为 n=N 1 21=V1msin t = 2202 sin100 t V 。试回答下列问/N =11，变压器损耗不计，v题：（ 1）画出 v2、 vO 和 vD 的波形；（ 2）求负载 RL 上的直流电压V O 和直流电流 IO ；（3）求二极管的平均电流 ID 和最大反向电压V RM。图题 1.1.7解： (1)波形如图1.1.7 所示。更多精品文档学习好资料图 1.1.7(2) 负载上直流电压V O0.9 V2 0.9 20V 18V ，直流电流

8、 I O 18mA ；(3) I D=I O /2 9mA ， V RM 28.2V 。题 1.1.8图题 1.1.8 电路中，设vi =12sin t V ，分别画出iD、vD 和 vO 的波形（要求时间坐标对齐），并将二极管电流i D 的峰值和其所承受的反向峰值标于图中（假定 D 为理想二极管） 。图题 1.1.8解： 波形如图 1.1.8 所示。更多精品文档学习好资料图 1.1.8题 1.1.9 图题 1.1.9（ a）所示电路中， D 1、 D2 为硅管，导通压降 V D 均为 0.7V ，图题 1.1.9 （b）为输入 vA 、vB 的波形，试画出 vO 的波形。图题 1.1.9解：

9、该图是一个与门电路，其波形如下：更多精品文档学习好资料题 1.1.10图题 1.1.9 电路中，输入端vA、 vB 如按下述各种方法连接：（ 1）vA 接 + 2V ，vB 接 + 5V ；（ 2）vA 接 + 2V ，vB 接 -2V ；（ 3）vA 悬空， vB 接 + 5V ；（ 4） vA 经 3k电阻接地， vB 悬空。试确定相应的输出 vO =？。解： (1) vO=2.7V ；(2) vO =-1.3V ；(3) vO =5.7V ；(4) vO =6.28V 。题 1.1.11 稳压值为 7.5V 和 8.5V 的两只稳压管串联使用时，可得到几种不同的稳压值？各为多少伏？设稳压

10、管正向导通压降为0.7V 。解： 可得到四种稳压值， 16V ， 8.2V ， 9.2V ， 1.4V 。题 1.1.12稳压管接成图题1.1.12 所示电路。已知稳压管的稳压值为6V ，在下述4 种情况下：（ 1） V I =12V ， R1=4K ， R2=8k ；（ 2） V I =12V ， R1=4K ， R2=4k ；（ 3） V I =24V ， R1=4K ， R2=2k ；（ 4） V I =24V ， R1=4K ， R2=1k 。试确定输出电压VO 的值。图题 1.1.12解： (1)VO =6V(2)VO =6V(3)VO =6V(4)VO =48V题 1.1.13图题

11、 1.1.13 所示电路中，设vI = （ 3+10sin t ） V ，稳压管 D z1 和 Dz2 的反向击穿电压分别为 V Z1=5V ，V Z2=7V ，正向压降为0.7V 。试画出 iZ 和 vO 的波形（要求时间坐标对齐）。图题 1.1.13解： 波形如图 1.1.13 所示。更多精品文档学习好资料(a)(b)图 1.1.13题 1.1.14图题 1.1.14 所示电路中，稳压管2CW16 具有下列特性：稳定电压9 伏，耗散功率允许值250mW ，稳压管电流小于1mA 时不能稳压，且动态电阻不大于20 。试按电路中的参数计算：（ 1） 当 RL =1k 时，电流 I R、I Z、

12、I L 的大小；（ 2） 当电源电压 V I 变化 20%时， V O 最多变化几伏？（ 3）（4）稳压管在 V I 和 RL 变化至何值时功耗最大？其值是否已超过允许值？（V 的变化范围不超过 20%， RL 可任意变化。）（5）按照图中的参数，分析该电路在IL 大于何值时将失去稳压能力？图题 1.1.14解： (1)20921.6 mA， I L9V。I R9 mA ， IZ=12.6mA5101k更多精品文档学习好资料(2)20/ 1kVVO( 4V )0.15510(20 / 1k )(3) 当 V 变化 +20% 和 RL时稳压管的功耗最大。P2499 265，Z(max)mWP Z510超过允许值。(4) 当 IL I Lmax =20.6mA 时，失去稳压能力。题 1.1.15势垒电容和扩散电容的物理意义是什么？在正向或反向偏置条件下，应分别考虑哪一种电容效应为主？这些电容和一般的电容相比有什么特点？若将一般的整流二极管用作高频整流或高速开关，会出现什么问题？解：势垒电容的物理本质是PN 结在偏置情况发生变化时，结区内空间荷层的变化需要时间；而扩散电容则表示PN 结区外非平衡载流子