2025年二极管考试试题及答案

2025年二极管考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.硅二极管在常温（25℃）下正向导通时的管压降约为（）A.0.1VB.0.3VC.0.7VD.1.2V2.二极管反向击穿后若（），则二极管会永久损坏。A.电流被限制在安全范围内B.电压超过反向击穿电压C.温度未超过结温上限D.反向电流超过最大整流电流3.某二极管的型号为1N4007，其最高反向工作电压（VRRM）标注为1000V，实际使用时反向电压峰值应（）A.严格等于1000VB.小于等于1000VC.大于1000VD.无明确限制4.温度升高时，二极管的正向导通电压（），反向饱和电流（）。A.增大，减小B.减小，增大C.增大，增大D.减小，减小5.以下电路中，利用二极管单向导电性实现的是（）A.稳压电路B.限幅电路C.整流电路D.以上均是6.肖特基二极管与普通硅二极管相比，主要优势是（）A.反向击穿电压高B.正向导通压降小C.工作温度范围宽D.反向恢复时间长7.测量二极管正向电阻时，若使用万用表的R×100档显示为500Ω，改用R×1k档测量时，示数会（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定8.半波整流电路中，输入交流电压有效值为U2，输出直流电压平均值约为（）A.0.45U2B.0.9U2C.1.2U2D.1.4U29.二极管的伏安特性曲线中，反向截止区的电流主要由（）产生。A.多数载流子扩散B.少数载流子漂移C.多数载流子漂移D.少数载流子扩散10.某二极管datasheet中标注IF(AV)=1A，指的是（）A.最大正向峰值电流B.平均整流电流C.反向峰值电流D.浪涌电流二、填空题（每空1分，共20分）1.二极管的核心结构是______，其形成过程中会产生内建电场，阻碍______的扩散运动。2.二极管的主要参数包括______、______、______和反向恢复时间等。3.当二极管外加正向电压时，外电场与内建电场______（填“增强”或“削弱”），多数载流子的______运动占主导，形成较大的正向电流。4.硅二极管的正向电压温度系数约为______mV/℃，即温度每升高1℃，正向导通压降约______（填“增大”或“减小”）该数值。5.全波整流电路中，若输入交流电压有效值为10V，则二极管承受的最大反向电压约为______V（忽略管压降）。6.稳压二极管正常工作时需处于______偏置状态，其稳定电压由______决定，使用时需串联______以限制电流。7.限幅电路中，若二极管与负载并联且正向导通，则当输入电压高于导通压降时，输出电压被限制为______；若二极管反向截止，则输出电压______（填“跟随”或“不跟随”）输入电压。8.衡量二极管高频特性的重要参数是______，其值越小，二极管在高频电路中的性能越______（填“好”或“差”）。9.某二极管反向饱和电流在25℃时为1μA，温度每升高10℃，反向电流约增大______倍，65℃时反向电流约为______μA。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述PN结的单向导电性原理。2.温度对二极管特性的影响主要体现在哪些方面？请从正向特性和反向特性两方面说明。3.整流电路中选择二极管时需考虑哪些主要参数？为什么？4.稳压二极管与普通二极管的主要区别是什么？其工作条件和应用场景有何不同？5.画出二极管的伏安特性曲线（标注正向导通区、反向截止区、反向击穿区），并说明各区域的特点。四、计算题（每题8分，共24分）1.单相半波整流电路如图1所示，变压器次级电压有效值U2=20V，负载电阻RL=100Ω，二极管为硅管（导通压降0.7V）。求：（1）输出直流电压平均值UO(AV)；（2）二极管的平均电流ID(AV)；（3）二极管承受的最大反向电压URM。2.限幅电路如图2所示，输入电压ui=15sinωtV，二极管D为理想二极管（导通压降忽略），R=2kΩ。试画出输出电压uo的波形，并标注关键数值。3.稳压电路如图3所示，输入电压UI=15~25V，稳压管DZ的稳定电压UZ=5V，最大耗散功率PZM=0.25W，最小稳定电流IZmin=5mA。负载电阻RL=500Ω。求：（1）限流电阻R的取值范围；（2）当UI=20V、RL=250Ω时，验证稳压管是否工作在稳压区。五、综合分析题（6分）某直流电源系统采用“变压器+桥式整流+电容滤波+稳压管稳压”的结构。现测得整流后的电压波形出现“过冲”现象（即电压峰值远高于理论值），且稳压管发热严重。请分析可能的故障原因及解决措施。答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.B5.D6.B7.A8.A9.B10.B二、填空题1.PN结；多数载流子2.最大整流电流（IF(AV)）；最高反向工作电压（VRRM）；反向饱和电流（IR）3.削弱；扩散4.-2；减小5.28.28（或10×√2×2）6.反向；击穿电压；限流电阻7.导通压降；跟随8.反向恢复时间；好9.1（或翻倍）；16（25℃→35℃→45℃→55℃→65℃，共4个10℃间隔，1×2⁴=16）三、简答题1.PN结的单向导电性表现为：正向偏置时（P区接正、N区接负），外电场削弱内建电场，多数载流子（P区空穴、N区电子）的扩散运动增强，形成较大的正向电流，PN结导通；反向偏置时（P区接负、N区接正），外电场增强内建电场，多数载流子扩散被抑制，少数载流子（P区电子、N区空穴）的漂移运动为主，形成极小的反向电流（近似截止），因此PN结仅允许正向电流通过。2.温度对二极管特性的影响：（1）正向特性：温度升高时，半导体禁带宽度减小，载流子热运动加剧，正向导通压降降低（约-2mV/℃）；（2）反向特性：温度升高时，本征激发的少数载流子数量指数增加，反向饱和电流显著增大（约每10℃翻倍）。3.整流电路选择二极管的主要参数及原因：（1）最大整流电流IF(AV)：需大于电路中二极管的平均工作电流，避免因过热烧毁；（2）最高反向工作电压VRRM：需大于二极管承受的最大反向电压峰值（通常取1.5~2倍安全裕量），防止反向击穿；（3）反向恢复时间trr：高频整流时需选择trr小的二极管，避免因反向恢复电流过大导致效率降低或器件损坏。4.稳压二极管与普通二极管的区别：（1）结构与工艺：稳压管掺杂浓度更高，击穿电压设计为稳定值（齐纳击穿或雪崩击穿）；（2）工作状态：普通二极管正常工作在正向导通或反向截止状态，稳压管工作在反向击穿区（需限流以确保可逆）；（3）应用场景：普通二极管用于整流、限幅、开关等，稳压管用于电压稳定、基准源等。5.伏安特性曲线（略）：（1）正向导通区：电压超过死区电压（硅管约0.5V，锗管约0.1V）后，电流随电压指数增长，管压降基本稳定（硅管0.7V，锗管0.3V）；（2）反向截止区：反向电压小于击穿电压时，反向电流极小（μA级），近似截止；（3）反向击穿区：反向电压超过击穿电压后，反向电流急剧增大，若电流被限制在安全范围内，电压基本稳定（稳压管利用此特性）。四、计算题1.（1）半波整流输出电压平均值（考虑管压降）：UO(AV)=(1/2π)∫(0~π)(√2U2-UD)sinωtd(ωt)=(√2U2/π)-UD/2≈(20×1.414/3.14)-0.7/2≈9.0V-0.35V=8.65V（2）二极管平均电流ID(AV)=UO(AV)/RL≈8.65V/100Ω=0.0865A=86.5mA（3）最大反向电压URM=√2U2=20×1.414≈28.28V2.限幅电路分析：输入ui正半周时，ui>0V，二极管D导通（理想管压降0），uo=0V；输入ui负半周时，ui<0V，二极管D截止，uo=ui；输出波形为负半周跟随输入、正半周被限幅为0V的正弦波（幅值-15V~0V）。3.（1）限流电阻R的取值范围：负载电流IL=UZ/RL=5V/500Ω=10mA；最小输入时，R≥(UImin-UZ)/(IZmin+IL)=(15V-5V)/(5mA+10mA)=10V/15mA≈666.7Ω；最大输入时，R≤(UImax-UZ)/(PZM/UZ-IL)=(25V-5V)/(0.25W/5V-10mA)=20V/(50mA-10mA)=20V/40mA=500Ω（矛盾，说明需调整参数或题目条件）注：正确计算应为最大输入时，稳压管最大电流IZmax=PZM/UZ=0.25W/5V=50mA，此时R≥(UImax-UZ)/(IZmax+IL)？不，限流电阻需满足：当UI最小，IZ≥IZmin→R≤(UImin-UZ)/(IL-IZmin)（若IL>IZmin）；当UI最大，IZ≤IZmax→R≥(UImax-UZ)/(IL+IZmax)。本题中IL=10mA≥IZmin=5mA，故：Rmin=(UImax-UZ)/(IL+IZmax)=(25-5)/(10+50)=20/60≈333.3Ω；Rmax=(UImin-UZ)/(IL-IZmin)=(15-5)/(10-5)=10/5=2000Ω；因此R范围为333.3Ω~2000Ω（原计算错误，正确逻辑为限流电阻需保证IZ在IZmin~IZmax之间）。（2）当UI=20V，RL=250Ω时，IL=5V/250Ω=20mA；总电流I=(UI-UZ)/R，假设R取中间值1000Ω（在333.3~2000Ω范围内），则I=(20-5)/1000=15mA；此时IZ=I-IL=15mA-20mA=-5mA（负号表示IZ<IZmin，稳压管未工作在稳压区）。需减小R以增大I，例如R=500Ω时，I=(20-5)/500=30mA，IZ=30mA-20mA=10mA≥IZmin=5mA，此时稳压管正常工作。五、综合分析题可能故障原因：（1）电容滤波电路中电容容量过大或负载电阻过小，导致滤波电容充电后放电时间延长，电压峰值超过√2U2（理论值）；（2）稳压管选型不当：稳定电压UZ过高或耗散功率PZM不足，导致