大学模拟电路答案第一章

1、习题类型1.1半导体材料的导电特性；1.2 1.9简单二极管电路的分析、计算；1.10、 1. 11二极管限幅电路的分析、计算；1.12 1.16稳压二极管电路的分析、计算;1.17、 1. 18稳压管稳压电路的设计。半导体材料及二极管第一章1.1 某N型Si材料的施主密度、|"/cm3。在T=300K和T=550K时Si的本征浓度1分 别为二11/cm3和1015/cm3。计算在这两种温度下的自由电子浓度和空穴浓度，并说明材 料导电特性的变化。解：(1)T=300K叫："i,肯定成立二几厂么2C兰摯L225価/cm3。七'-/cm3，5"(2) T=55

2、0K严加="；' ' ; ' - D，应联立'求解和：心。将'1，雹代入上二方程可得： - K 1由上式解出.I ' /cm3/cm3。结论：在 T-300K时， 心»打 ，材料呈现杂质导电特性。在T=550K时，I ，材料已呈现本征导电特性。1.2当T= 300K时，Ge和Si二极管的反向饱和电流 '分别为1卩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，试问它们的结电压各为多少？£解：丁 ':食，两管已充分导通，故伏安关系近似为-J存，由此如，取灯° mV(T=3

3、00K)佥=02伽1学= (H8V?； = 0.026 In=0.557 flD.5题图1.21.3 在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下估算：(1 )若反向饱和电流 一“厂A,求正向电压为 0.1V , 0.2V和0.3V时的电流。(2) 当反向电流达到反向饱和电流的90%寸，反向电压为多少？(3) 若正、反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。 解：(1) V=0.1V 时，= A;V=0.2V 时，I "叫mAV=0.3V 时"WA;(2) 按题意叭加"由上式解出二二】. j V(3)-DJJJ0 B3I | 5.84154= 6.8

4、41.4二极管的伏安特性可用-20 10 (1)A来表示，设二二二。如果用一个1.5 V的干电池正向接在该二极管的两端，试计算将有多大电流通过？电流值是否与实际 情况相符?解：计算值4:汕仝，实际上，电流一旦超过允许的最大整流电流，管子就因过热而烧毁。1.5题图1.5中所有二极管的反向饱和电流均为*八1,求输出电压'"，T时相应的输入电压*。题图1.5解:B-hlD备 准Im 弋总即=7护岭-2xl0e = 2.1xlO-1>l = 2.1mA/ = = _iL = 0.6xlO_,jl=0.6mA* R 1000lam =/* + / = 2.7 10-4= 2.7m

5、AJ"27x1 7V =K = V. ln- = 0.026xln. = 0 IVu M J2x1 O'11 = +a + = 3i + = 12 + 06=1.3V1. 6二极管电路如题图1.6所示，判断各图中的二极管是导通还是截止，并求出 A O两端电压一。设二极管的导通压降为0.7V。(c)(d)题图1.6解：(a)首先将二极管 D断开，求二极管两端将承受的电压VD=- 6-(-12)=6V>V d(on)= 0.7V，二极管 D 导通VAo=- 6-0.7= 6.7V(b) 断开二极管D,二极管两端将承受的电压Vd= 15-(-12)= 3V<VD(on)

6、= 0.7V，二极管 D截止Vao= 12V(c) 两个二极管Di、D2未接入时所承受的电压分别为两个二极管Di、D2接入后，由于d'如:U八,故二极管导通'I讥叫''，故二极管截止贝y ''(d) 两个二极管Di、D2未接入时所承受的电压分别为处 JHJV 儿=-12-(_6) = -6V两个二极管Di、D2接入后，由于 匚W：''，故二极管I截止 川 厂心小 ',故二极管r截止 则*1.7二极管电路如图1.7所示，偏置电流为I，正弦信号 '与匚和C串联。设C足够大，巴二（）叫在正弦信号作用下可视为短路。（1）证

7、明：-亠（2）当T= 300K,，. -必暑'.。Q 解：（1） 二极管D的交流电阻-V -，由交流通路可知叭）题图1.7.1（2）当 T 二,二 260Q 时j = lmA3= = 0.9991叫耳+九I 二 0.1mA,空= = 0.99991叫耳+冬vVTI = GOlinA,工二= 0.999991容量足1.8二极管电路如题图1.8所示，设二极管的正向导通电压为0.7V，电容和够大，对信号可视为短路，卩 二山匸1(1)试画出直流等效电路和交流等效电路；V求输出电压的值。尽 4Wc, Y Q qT一一以一一H +禺 4KQ 弘 jsm J题图1.8解：(1)直流等效电路I图 1.

8、8.1由节点方程可知(丄 + + -TDIDTji *jeXq(2) 交流等效电路图 1.8.2黒耳二 sin6rf(V)1.9题图1.9所示电路中，一,是振幅为10V的低频正弦电压，二极管视为恒压器件 (&V)。试画出 J的波形。耳()题图1.9解一:二极管在回路中有2V正偏，又D导通电压为0.7V，.门v时，d导通。vB=-0.7 + Pf+2=1.3 + P,当1 'V时，D截止，：。的波形为题图题图1.9.1解二：“， 汗V 时，D 导通d V时，D截止，V 。波形为题图题图1.9.21.10题图1.10 （*和（b）分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。假设二极管为

9、理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态， 并画出输出电压LJ的波形。8) 题图1.10解：(a)输入正半周时，D!导通，D2截止。输入负半周时，D2导通，D!截止。(b)输入正半周时，Di、D3导通，D2、D4截止。输入负半周时，D2、D4导通，D3截止。二辭严扣20辰3(a)( b)两整流电路 】波形相同，如题图11题图1.10.11.11题图1.11所示的二极管单向限幅电路，已知1°口11加(丿，二极管视为恒压器件( S7V)。试画出L-的波形。vO题图1.11解:时，D截止,片=V，=10sinot(7)当时，d导通，】；-汀1.12并联型二极管双限幅电

10、路如题图1.12所示，已知匸X，二极管视为恒压（1 ）试画出*的波形。（2）试总结：要使上限幅电压为 Vmax和下限幅电压为 Vmin的并联型二极管双限幅电路构成原 则以及对输入电压的要求。题图1.12导通，1解：（1）当二5时，截止，当 3./<<3.TV 时，G均截止，巴=V. =5sin£rf（V）当 '八时，°导通，Q截止，. - *八.的波形如题图(2)构成电路如题图H题图1.12.1要求：亠、：°，两电压均可正负。对1的要求：15' N ' 品1.13题图1.13为串联型二极管双向限幅电路。假设D和D2为理想开关，试

11、分析并画出 与【的电压关系曲线。5oro loora气TT* 10K+ 40K 4L题图1.13解：状态1 D、D2均截止，此时 F - V,D2不能截止。此状态不存在。状态2:Di导通，D2截止。此时，- V,但要求 厂V,.卩:： V(40-10)x100 仲 = 20 -卩.甘状态3: D截止，D2导通。此时50+100V_比-,但要求V。状态4: D、D2均导通。由状态2、3可知，；时D、D2均导通，故此时L .。由上述分析可画出 J与打关系曲线如图40/42011| L40题图1.13.11.14题图1.14所示的二极管箝位电路中，设二极管是理想二极管,t=0时，电容两端电压为0,已

12、知其输入信号丫 t "1】以。(1)试画出输出电压 U的波形。(2)试总结：要使底部电压箝位于Vmin和顶部电压箝位于Vmax的原则以及对输入电压的要求。图1.14解:(1)设定电压的参考极性如图0丄在. 期间，Vj<0,则，二极管D正偏导通，Vo=0,电容C被快速充电至t>T从开始,_=二极管d 一直反偏截止，电容 C无放电回路，；=：.基本保持不变，则九二九+叫二人+ （-人血创）二人舫创711-当1时，v°=0_T当时，1 ；t-T当时，1当/ T 时，1 = !；、；画出Vo的波形如题图TT3rTyr2T424T题图1.14.2可见，V。的波形是Vi的波

13、形向上平移 Vm, V。的负向最大值被箝位在0V。如果把二极管 D反接，则V。的正向最大值被箝位在0V。（2）构成电路如题图的电路，可正可负。对打的要求：'°1.15题图1.15所示电路中，低频正弦电压Si稳压管已；一亍V。试画出稳压管两端的电压 J的波形。题图1.15解：5 I ：V时，上击穿，：人V。. dV时，二导通，H ； V。 2 i ' 时，Y 截止，】 J波形如题图题图1.15.11.16题图1.16所示电路中，已知歼二 20V为稳压二极管，其稳定工作电压分别为7V和6V,且具有理想的特性，求输出电压%解:未接入电路时，则此时“2_20-6& +

14、 碍 2000=7mAnv,故耳稳压 匚人乂 6*故：稳压由于1先稳压务二劭+人&二1弭沁冃V故此时：】石稳压，则 = 2- = 7-6 = lV1.17设硅稳压管5V和10V,求题图1.17中各电路的输出电压一。已知稳压管的正向压降为0.7V。(b)解：（a）(b)(c)(d)IKQR1?：3(c)(d)题图1.177二& +冷二 §+10 二 1W肚纭(的+ N(的m7 + 0"L4V% 二禺二 5V1.18稳压二极管电路如题图1.18所示，已知稳压管的稳定电压，动态电阻I,输入电压的标称值.为10V,但有丄.的波动。(1)当 辽血时，试求标称电压下流过

15、稳压管的电流：和输出电压一。在输入电压波动时，输出电压的变化量卫有多大？ 当-丄匚时，1 = ? _- = ?* 1 & +100Q题图1.18RVk = f7 = 67V> = 6V解：(1)由于 '' 11，故I稳压乙二厶二6V317 = 上仝一冬二0.01A此时°<+ 0 t 卜 忙十 g +R题图1.18.1增量等效电路由增量等效电路可知，A = r.HR,対±0.09V°/? + (&) J R+rs 7R%二V1 = 3 3V <5 = 6V(2)由于 * R + R，故-i不能稳压此时：1.19 稳压

16、二极管电路如题图 1.19 所示，已知稳压管的。(1)若二二k-，试求允许的变化范围；若二 m，试求1允许的变化范围。uI1O0Q题图1.19解：A = = 0.1A& =公冬冬一 <Iz<hZ口D J ZinnZZmaxmax1Z<_瓦 V 血冬+矶耳込+鈴 <町<4+RQz +代入上述数值可得：-:;TT 冬一冬Vz I嘶V -7r鼻盟由匚可得r亠 Rainr Zuk代入上述数值可得：鮎。vv iOOQ；-，负载电阻1.20由稳压管2DW12构成的稳压电路如题图 1.20，已知2DW12D的参数为: 匕=2mA，& j MOmW 。输入直流电压变 化范围为叭T2J5V m憑。试正确选取限流电阻 r的值，并要求 匚开路时不会烧管。R巧 * wwiD N空 & iro题图1.20解：已知/说二孝=2778mA丘钳2V2h=12V_=15V则限流电阻R的取值范围代入上述数值可得2160<<27301.21设计一稳压管稳压电路，要求其中的直流输入电压二由汽车上铅酸电池供电，