模拟电子技术基础书后习题答案第2章

习题第2章

【2-1】填空：

1．本征半导体是，其载流子是和。两种载流子的浓度。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。

3．漂移电流是在作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。

5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。它工作在。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。

6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。

1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。

2.杂质浓度，温度。

3.少数载流子，(内)电场力。

4.单向导电性，正向导通压降U F和反向饱和电流I S。

5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（U Z），工作电流（I Emin），最大管耗（P Zmax）和动态电阻（r Z）

6.增大;

【2-2】试分析图2.10.1电路，计算电位器调节端对地的输出电压范围。

+

12

12V

图2.10.1 题2-2电路图

解：

二极管的正向特性曲线，当电流较大时，比较陡直，也具有一定的稳压特性。此题就是利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。可以从其他电源转换而来，例如图中的±12V直流电源，比通过电阻降压要好。

两个二极管正偏工作，a、b二点间的电压为1.4V。330W的电位器跨接在a、b二点之间，a 点是+0.7V，b点是-0.7V。U o对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V，电位器的中点是0V。

【2-3】电路如图2.10.2所示，二极管均为理想二极管，电压U为220V市电，L1、L2和L3为3个灯泡，请分析哪个灯泡最亮。

123

图2.10.2 题2-3电路图

[解] 根据题意，电压U为220V交流市电，故该电路的分析应该从正半周和负半周两个

方面进行。在正半周，D 2导通，L 2被短路，D 1和D 3截止，L 1和L 3各分得电压110V ；在负半周，D 1和D 3导通，L 1和L 3被短路，L 2上承受220V 电压；故L 2灯最亮。

【2-4】在图2.10.3电路中，U 1和U 2分别为大小合适的电源，U 1>0、U 2<0。二极管D 1和D 2的正向导通电压为U D ，耐压为无穷大，且12D U U U ->。请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A 点的电压表达式。

u i

u o

2

图2.10.3 题2-4电路图

[解] 当输入电压很低时，i A u U <，D 1二极管反向截止，此过程中D 2二极管正向导通，计算可得：

12D

R1R212

U U U i i R R --==+

此时输出电压为 12D

o 1112

U U U u U R R R --=-

+，定义此电压为U th 。

当1i th U u U >>时，二极管D 1和D 2均为导通状态，此时o i u u =，输出电压跟随输入电压变化；当i 1u U ≥时，二极管D 1导通，D 2截止，输出电压o 1u U =。

此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。

i

图1.4.8 例1.4.4解图

【2-5】电路如图2.10.4所示，其中u i =20sinωt (mV)，f =1kHz ，试求二极管VD 两端电压和通过它的电流。假设电容C 容量足够大。

-

+-

+C R

+k 5W V 6i

u VD

+-

D u D

i a)

(

图2.10.4 题2-5电路图

1．静态分析

静态，是指u i =0，这时u i 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设U D =0.6V

则

D D 6V (60.6)V

1.08mA 5k

U I R --=

==W 对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。

2．动态分析

对于交流信号，直流电源和电容C 视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范

围内，故可用动态电阻r d 等效，且D d D

1i

r u ?=?，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。

二极管伏安特性方程：

)1e (T

D

/S D -=U u I i (1.4.1)

由于二极管两端电压U D U T =26 mV ，故式1.4.1可简化为：

T

D

/S D e U u I i ≈

T

D D D

d d d 1U I u i r ≈= W ==≈

07.241.08mA

26mV

D T d I U r 所以

d i d d d 0.02sin (V)0.83sin (mA)24.07()

u u t i t r r ωω=

==≈W 3．交流和直流相叠加

)(mA sin 83.008.1d D D t i I i ω+=+=

)(V sin 02.06.0d D D t u U u ω+=+=

4．u D 和i D 波形如图1.4.2(c)、(d)所示。

D

I d

u 1U (a)

(b)

(c)

i t

I .t

U .0(d)

图

1.4.2 例1.4.1 解图

【2-6】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I 为电流源，I =2mA 。设20℃时二极

管的正向电压降U D =660mV ，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？

U D

+

图2.10.5 题2-6电路图

解：

该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。

20℃时二极管的正向电压降U D =660mV ，50℃时二极管的正向电压降 U D =660-（2?30）=600 mV

因为二极管的正向电压降U D 是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D 仅仅是温度一个变量的函数。

【2-7】试分析图2.10.6所示电路的工作情况，图中二极管为理想二极管，u 2=10sin100π

t V 。要求画出u O 的波形图，求输出电压u O 的平均值U O(A V)。

图2.10.6 题2-7电路图

解：

当u 2>0时，VD 1、VD 3导通，VD 2、VD 4截止，u O 为正；当u 2<0时， VD 2、VD 4导通，VD 1、VD 3截止，u O 仍为正。实现桥式整流，波形如图1-12。

t

t

u 2u O

π

o(AV)0110sin d() 6.37V π

U t t =

≈?ωω

【2-8】 在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压U Y 及各元件中通过的

电流。（1）U A =10V ，U B =0V ；（2）U A =6V ，U B =5V ；（3）U A =U B =5V 。设二极管为理想二极管。

U

Y

U A U B

图2.10.7 题2-8电路图

解：

（1）A VD 导通，B VD 截止 D B D A R

10V

0,1m A (19)(k )

I I

I ====+W Y R 9V U I R =?=

u 1

L

（2）A VD 导通，B VD 截止 D B D A

R

6V

0,0.6mA 10k I I

I ====W

Y R 5.4V U I R =?= （3）A VD B VD 均导通

R 5V

0.53mA 9.5k I =

≈W R DA DB 0.26mA 2

I I I =≈=

Y R 4.74V U I R =?=

【2-9】设硅稳压管VD z1和VD z2的稳定电压分别为5V 和10V ，正向压降均为0.7V 。求2.10.9各电路的输出电压U O 。

VD Z1VD Z225V

U O

1k W

( )

b VD Z1VD Z225V

U O

1k W ( )

c ( )

d ( )a VD Z1

VD Z2

25V

U O

1k W

VD Z1

VD Z2

25V

U O 1k W

图2.10.9 题2-10电路图

解：

图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V .

【2-10】有两个稳压管VD Z1和VD Z2，其稳定电压值分别为5.5V 和8.5V ，正向压降都是0.5V 。如果要得到3V 的稳定电压，应如何连接？ 解：

连接方法如图1-5。

D Z1

D Z2

U O

1k W

U I

图1-5