(一)晶体二极管及二极管整流电路(终稿)2017-11-26
杨四军武科大工程系电子电工《电子线路》ppt课件第1章 晶体二极管和二极管整流电路
(5)伏安特性： ①伏安特性曲线：如图1-1-2所示。
②伏安特性：见表1-1-3。 表1-1-3 二极管的伏安特性
4. 二极管的主要参数 (1)最高反向工作电压：二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常约为反 向击穿电压的1/3~1/2。 (2)最大整流电流：二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。 (3)反向饱和电流：也称反向漏电流，电流值越小，二极管的单向导电性能 越好。 5. 二极管的简单测试 (1)测试方法：用万用表R×100或R×1 k挡测二极管的正向、反向电阻。 (2)测试结果：见表1-1-4。
）
A. 若C开路，则UO约为9 V
B. 若RL开路，则UO约为14 V
C. 若VD1开路，则UO约为4.5 V
D. 若VD1开路，则UO约为10 V
【分析】本题主要考查整流电路与滤波电路的计算。 【解答】若C开路，则电路为桥式整流电路，UO≈0.9U2=0.9×10=9 V； 若RL开路，则电路为桥式整流电容滤波电路，负载开路，此时
2. PN结 (1)定义：采用掺杂工艺，在P型半导体和N型半导体的结合面上形成的特殊 的薄层。 (2)特性：单向导电性，即正向偏置导通，反向偏置截止。 3.晶体二极管 (1)结构：内部是一个PN结。
(2)符号：如图1-1-1所示。
(3)特性：单向导电性，即加一定的正向电压导通，加反向电压截止。 (4)分类：见表1-1-2。
变化量之比，即rZ=ΔUZ/ΔIZ。rZ越小，稳压管稳压性能越好。 3. 并联型稳压电路 二极管整流电路加上滤波电路后，能把交流电转换成较平滑的直流电输出。
但在交流电网电压波动或负载变化时，仍会造成输出直流电压的不稳定，通常 要有稳定输出电压的电路，最简单的就是硅稳压二极管稳压电路。
晶体二极管组成的各种整流电路
晶体二极管组成的各种整流电路2009-03-18 09:25电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。
整流，就是把交流电变为直流电的过程。
利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。
下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。
图1、是一种最简单的整流电路。
它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。
变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2 ，D 再把交流电变换为脉动直流电。
下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器次级电压e2 ，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图2（a）所示。
在0～K时间内，e2 为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通，e2 通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D 承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。
在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc=0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
二、全波整流电路如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。
图3 是全波整流电路的电原理图。
全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。
晶体二极管整流电路
（4）二极管承受反向峰值电压V RM ）
VRM = 2 2V2
（1.2.8） ）
缺点：单管承受的反峰压 半波整流高一倍， 反峰压比 缺点：单管承受的反峰压比半波整流高一倍，变压器 T需中心抽头。 需中心抽头。 需中心抽头
（二）单相桥式全波整流电路 1．电路如图 ． V1～V4为整流二 极管，电路为桥 极管， 式结构。 式结构。
动画 单相半波整流电路
2．工作原理 ． 为正弦波，波形如图1.2.1（b）所示。 设v2为正弦波，波形如图 （ ）所示。 点电位高于B点电位 （1）v2正半周时，A点电位高于 点电位，二极管 正偏 ） 正半周时， 点电位高于 点电位，二极管V正偏 导通， 导通，则vL≈v2； 点电位低于B点电位 （2）v2负半周时，A点电位低于 点电位，二极管 反偏截 ） 负半周时， 点电位低于 点电位，二极管V反偏截 。 止，则vL≈0。 由波形可见， 一周期内，负载只用单方向的半个波形， 由波形可见，v2一周期内，负载只用单方向的半个波形， 这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。 这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述 过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电v 过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电 2变成脉动直流 由于电路仅利用v 的半个波形，故称为半波整流电路。 电vL。由于电路仅利用 2的半个波形，故称为半波整流电路。
V RM = 2V 2 ≈ 1.41V 2
（1.2.4） ）
选管条件： 选管条件： （1）二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值 ） 电压； 电压； （2）二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实 ） 际工作电流。 际工作电流。 电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。 电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。 解决办法： 解决办法：全波整流
模拟电子技术一晶体二极管及其基本电路PPT课件
㎝-3· ， 锗为1.76×1016㎝-3· ）。
本征载流子浓度：
ni
pi
A T e 3/ 2 EG 0 / 2kT 0
1、对温度非常敏感：随着T的增加，载流子浓度按 指数规律增加。
2019年11月22日星期五
模拟电子电路
17
本征载流子浓度：
ni
pi
A T e 3/ 2 EG 0 / 2kT 0
式中：
ni、pi ——分别表示电子和空穴的浓度（㎝-3）
；
T——为热力学温度（K）；
EG0为T= 0K（-273oC）时的禁带宽度（硅为
1.21eV，锗为0.78eV）；
k为玻尔兹曼常数（8.63×10-6V/K）；
图1-1 硅和锗原
子
10
结构简化模型
+4
价
电
子
+4
+4
共 价 键
+4
图1-2 单晶硅和锗共价键结构示意图
本征半导体：纯净的（未掺杂）单晶半导体称为本 征半导体。
共价键中的电子，受所属原子核的束缚，不能参与
导电。 2019年11月22日星期五
模拟电子电路
11
一、半导体中的载流子
载流子(Carrier) 指半导体结构中获得运 动能量的带电粒子。
结论
本征激发 和温度有关
会成对产生电子-空穴对
--- 自由电子(Free Electron) 带负电荷 --- 空 穴(Hole) 带正电荷
两种载流子（带电粒子）是半导体的重
第1章晶体二极管及其基本电路
第1章 晶体二极管及其基本电路
二、
在半导体中，因某种原因使载流子的浓度分布不 均匀时，载流子会从浓度大的地方向浓度小的地方作 扩散运动，从而形成扩散电流。
半导体中某处的扩散电流主要取决于该处载流子 的浓度差(即浓度梯度)。浓度差越大，扩散电流越大， 而与该处的浓度值无关。反映在浓度分布曲线上(见图 1–6)，即扩散电流正比于浓度分布线上某点处的斜率 dn(x)/dx(dp(x)/dx)。
第1章 晶体二极管及其基本电路
由于空间电荷区内没有载流子，所以空间电荷区 也称为耗尽区(层)。又因为空间电荷区的内电场对扩 散有阻挡作用，好像壁垒一样，所以又称它为阻挡区 或势垒区。
实际中，如果P区和N区的掺杂浓度相同，则耗 尽区相对界面对称，称为对称结，见图1–7(b)。如果 一边掺杂浓度大(重掺杂)，一边掺杂浓度小(轻掺杂)， 则称为不对称结，用P+N或PN+表示(+号表示重掺杂 区 ) 。 这 时 耗 尽 区 主 要 伸 向 轻 掺 杂 区 一 边 ， 如 图 1-8(a),(b)所示。
第1章 晶体二极管及其基本电路
耗尽区
耗尽区
P＋
N
P
N＋
(a)
(b)
图1–8不对称PN结
第1章 晶体二极管及其基本电路
1–2–2 PN 一、PN 使P区电位高于N区电位的接法，称PN结加正向电
压或正向偏置(简称正偏)，如图1--9所
第1章 晶体二极管及其基本电路
耗尽区
＋
内电场
－
U
UB－UEFra bibliotekR图1–9 正向偏置的PN结
第1章 晶体二极管及其基本电路
第1章半导体二极管与整流电路优秀课件
2. 空穴电流：空穴移动（价电子递补空 穴）产生的电流。
本征半导体导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响 半导体性能的重要外部因素，这是半导体的一大特点。
1.1.1 杂质半导体extrinsic semiconductor
1.1.1 本征半导体intrinsic semiconductor
一、本征半导体的结构特点
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子 （价电子）都是四个。本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导 体晶体。通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。纯度 99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。
一、N 型半导体 N-type semiconductor
二、P 型半导体 P-type semiconductor
多余 电子
磷原 子
+4 +4
+5
+4
空穴
硼原子
+4
+4
+3
+4
N 型半导体中的载流子是什么？
1.由磷原子提供的电子，浓度与磷原子相同。 P 型半导体中的载流子是什么？ 2.本征半导体中成对产生的自由电子和空穴。
键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子
carrier），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。
在常温下，由于温
度增加或受光照激发，使
自由电子
一些价电子获得足够的能 量而脱离共价键的束缚，
+4
+4
成为自由电子free
electron ，同时共价键 上留下一个空位，称为空
1-晶体二极管及其基本电路83992-PPT精品文档
n p A Te i i 0
E / 2 k T 3 / 2 G 0
6
说明
• 随着T的增加，载流子浓度按指数规律增加——对 温度非常敏感。 在T=300K的室温下， 本征硅（锗）的载流子浓度= 1.43×1010㎝-3 （2.38×1013㎝-3）， 本征硅（锗）的原子密度= 5×1022㎝-3 （4.4×1022㎝-3）。 相比之下，室温下只有极少数原子的价电子(三 万亿分之一)受激发产生电子、空穴对。
3
1-1 半导体物理基础知识
１-１-１ 本征半导体
半导体导电的原因： 半导体中存在2种载流子(Carrier)，即自由电子 (Free Electron)和空穴(Hole)。
• 受外界能量激发（热、电、光），价电子获得一定的额外能 量，部分价电子能够冲破共价键的束缚,形成自由电子和空 穴对 ——本征激发。 • 复合：由于正负电荷相吸引，自由电子会填入空穴成为价电 子，同时释放出相应的能量，从而消失一对电子、空穴，这 一过程称为复合，与本征激发是相反的过程。
4
1-1 半导体物理基础知识
１-１-１ 本征半导体
本征载流子浓度： • 载流子浓度：载流子浓度越大，复合的机会就越 多。在一定温度下，当没有其它能量存在时，电 子、空穴对的产生与复合最终达到一种热平衡状 态，使本征半导体中载流子的浓度一定。
5
1-1 半导体物理基础知识
１-１-１ 本征半导体
本征载流子浓度： 式中： ni、pi ——分别表示电子和空穴的浓度（㎝-3）； T——为热力学温度（K）； EG0为T= 0K（-273oC）时的禁带宽度（硅为 1.21eV，锗为0.78eV）； k为玻尔兹曼常数（8.63×10-6V/K）； A0为与半导体材料有关的常数（硅为3.87×1016 3 3 -3 16 -3 2 ㎝ · K ， 锗为1.76×10 ㎝ · K 2 ）。
晶体二极管说课稿
晶体二极管整流电路说课稿08电气2 韩韬一、说教材：1、地位、作用和特点：《晶体二极管整流电路》是职业高中课本《电子线路》的第一章的第三节内容。
本节课所要学习内容是建立在前面所学的晶体二极管的特性的基础上。
是对二极管特性最基本的运用。
通过本节课的学习，既可以对前面二极管的伏安特性的知识进一步巩固和深化，又可以为后面学习二极管更多的运用打下基础，所以二极管的整流电路是本章的重要内容。
是以后学习复杂电路的基础。
同时也要学习对电路中晶体二极管的分析。
及电路波形分析的方法。
2、教学目标：根据《教学大纲》的要求和学生已有的知识基础和认知能力，确定以下教学目标：A、能理解整流的概念B、掌握单相半波、全波整流电路的工作原理C能理解单相全波整流电路的工作原理，波形分析3、教学的重点和难点：（1）教学重点：整流电路中二极管的状态分析（2）教学难点：整流电路的工作原理和波形分析二、说教法：基于上面的教材分析，我根据自己对研究性学习“启发式”教学模式和新课程改革的理论认识，结合本校学生实际，主要突出了几个方面：1是创设问题情景，充分调动学生求知欲，并以此来激发学生的探究心理。
2是运用启发式教学方法，就是把教和学的各种方法综合起来统一组织运用于教学过程，以求获得最佳效果。
另外还注意获得和交换信息渠道的综合、教学手段的综合和课堂内外的综合。
并且在整个教学设计尽量做到注意学生的心理特点和认知规律，触发学生的思维，使教学过程真正成为学生的学习过程，以思维教学代替单纯的记忆教学。
3是注重方法的学习。
让学生在探索学习知识的过程中，领会常见电路分析方法，培养学生的探索能力和创造性素质。
4留给学生充分的时间，以利于开放学生的思维。
三、说学法：学生学习的过程实际上就是学生主动获取、整理、贮存、运用知识和获得学习能力的过程，因此，我觉得在教学中，指导学生学习时，应尽量避免单纯地、直露地向学生灌输某种学习方法。
有效的学法指导应是渗透在教学过程中进行的，是通过优化教学程序来增强学法指导的目的性和实效性。
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晶体二极管及二极管整流电路一、判断题1.半导体的导电能力在不同条件下有很大差别，若提高环境温度导电能力会减弱。
2.本征半导体温度升高后两种载流子浓度仍然相等。
3.N型半导体中，主要依靠自由电子导电，空穴是少数载流子。
4.P型半导体中不能移动的杂质离子带负电，说明P型半导体呈负电性。
5.PN结正向偏置时，其内外电场方向一致。
6.晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的PN结。
7.半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。
8.二极管具有单向导电性。
9.二极管是线性器件。
10.二极管和三极管都是非线性器件。
11.二极管处于导通状态，呈现很大的电阻，在电路中相当于开关的断开特性。
12.二极管两端加上正向电压就一定会导通。
13.二极管的核心是一个PN结，PN结具有单向导电特性。
14.PN结的单向导电性，就是PN结正向偏置时截止，反向偏置时导通。
15.二极管两端加上反向电压时，反向电流不随反向电压变化而变化，这时二极管的状态为截止。
16.二极管的截止特性是其两端的反向电压增加时，而反向电流基本不变。
17.二极管只要工作在反向击穿区，就一定会被击穿损坏。
18.点接触型二极管其PN结的静电容量小，适用于高频电路。
19.整流二极管多为面接触型的二极管，结面积大、结电容大，但工作频率低。
20.整流二极管多为点接触型的二极管，结面积小、结电容大，但工作频率低。
21.点接触型二极管只能使用于大电流和整流。
22.制作直流稳压电源元件中，整流二极管按照制造材料可分为硅二极管和锗二极管23.半导体二极管按结构的不同，可分为点接触型和面接触型，各自能承受的正向电流值有较大区别。
24.晶体二极管击穿后立即烧毁。
25.热击穿和电击穿过程都是不可逆的。
26.所谓理想二极管，就是当其正向偏置时，结电阻为零，等效成开关闭合；当其反向偏置时，结电阻为无穷大，等效成开关断开。
27.二极管的最高反向工作电压是指整流二极管两端的反向电压不能超过规定的电压所允许的值。
如超过这个允许值，整流管就可能击穿。
28.整流二极管在最高反向工作电压下工作时，反向电流越大，说明整流二极管的单向导电性能越好。
29.使用稳压管时应阳极接高电位，阴极接低电位。
30.发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
31.稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡。
32.稳压二极管稳压时它工作在正向导通状态。
33.稳压二极管在起稳定作用的范围内，其两端的反向电压值，称为稳定电压。
不同型号的稳压二极管，稳定电压是不同的。
34.稳压二极管是一个可逆击穿二极管，稳压时工作在反向偏置状态，但其两端电压必须大于它的稳压值Uz，否则处于截止状态。
35.稳压管与其它普能二极管不同，其反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压稳压管又恢复正常。
36.稳压二极管如果反向电流超过允许范围，二极管将会发生热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。
37.整流电路由二极管组成，利用二极管的单向导电性把直流电变为交流电。
38.用两只二极管就可实现单相全波整流，而单相桥式整流电路却用了四只二极管，这样做虽然多用了两只二极管，但降低了二极管承受的反向电压。
39.同种工作条件，单相半波整流电路和单相全波整流电路，其二极管承受的反向电压大小一样。
40.同种工作条件，单相半波整流电路和单相桥式整流电路，其二极管承受的反向电压大小不同。
41.在电容滤波整流电路中，滤波电容可以随意选择42.在电容滤波整流电路中，电容耐压值要大于负载开路时整流电路的输出电压。
43.在滤波电路中，只有电容滤波电路和电感滤波电路。
44.电容滤波器，电容越小，则滤波效果越好。
45.电容滤波电路的特点是：纹波成分大大减少，输出的直流电比较平滑，电路简单。
46.滤波电路一般是由储能元件组成，主要利用储能特性把脉动直流电变为平滑的直流电。
二、单选题1.本征半导体是（）。
A.掺杂半导体B.纯净半导体C.P型半导体D.N型半导体2.P型半导体是在本征半导体中加入微量的（）元素构成的。
A.三价；B.四价；C.五价；D.六价。
3.N型半导体是在本征半导体中加入微量的（）元素构成的。
A.三价；B.四价；C.五价；D.六价。
4.P型半导体的多数载流子是（）。
A.电子B.空穴C.电荷D.电流5.6.N型半导体的多数载流子是（）。
A.电流B.自由电子C.电荷D.空穴7.关于N型半导体的下列说法，错误的是（）。
A.自由电子是多数载流子B.在二极管中由N型半导体引出的线是二极管的阴极C.在纯净的硅晶体中加入三价元素硼，可形成N型半导体D.在PNP型晶体管中，基区是N型半导体8.关于P型、N型半导体内参与导电的粒子，下列说法正确的是（）。
A.无论是P型还是N型半导体，参与导电的都是自由电子和空穴B.P型半导体中只有空穴导电C.N型半导体中只有自由电子参与导电D.在半导体中有自由电子、空穴、离子参与导电9.半导体的导电能力随温度升高而（），金属导体的电阻随温度升高而（）。
A.降低/降低B.降低/升高C.升高/降低D.升高/升高10.PN结呈现正向导通的条件是( )。
A.P区电位低于N区电位B.N区电位低于P区电位C.P区电位等于N区电位D.N区接地11.二极管的反向电流随着温度降低而( )。
A.升高B.减小C.不变D.不确定12.半导体PN结的主要特性是（）。
A.具有放大特性B.具有改变电压特性C.具有单向导电性D.具有增强内电场性13.晶体二极管的主要特性是（）。
A.放大特性B.恒温特性C.单向导电性D.恒流特性14.在半导体PN结两端施加（）就可使其导通。
A.正向电子流B.正向电压C.反向电压D.反向电子流15.硅二极管导通时，它两端的正向导通压降约为（）。
A.0.1VB.0.7VC.0.3VD.0.5V16.硅二极管的死区电压约为（）。
A.0.1VB.0.7VC.0.3VD.0.5V17.锗二极管导通时，它两端的正向导通压降约为（）。
A.0.1VB.0.7VC.0.3VD.0.5V18.锗二极管的死区电压约为（）。
A.0.1VB.0.7VC.0.3VD.0.5V19.二极管由（）个PN结组成。
A. 1B. 2C. 3D.020.晶体二极管的主要功能之一是( )。
A.电压放大B.线路电流放大C.功率放大D.整流21.晶体二极管的正极电位是-8V，负极电位是-2V，则该晶体二极管处于（）。
A.反偏B.正偏C.零偏D.不可判断22.晶体二极管的正极电位是-10V，负极电位是-16V，则该晶体二极管处于（）。
A.反偏B.正偏C.零偏D.不可判断23.稳压二极管具有（）作用。
A.开关B.稳压C.放大D.滤波24.二极管的反向电阻（）。
A.小B.大C.中等D.为零25.下列说法正确的是（）。
A.N型半导体带负电B.P型半导体带正电C.PN结型半导体为电中性体D.PN结内存在着内电场，短接两端会有电流产生26.半导体的电阻随温度升高而（），金属导体的电阻随温度升高而（）。
A.降低/降低B.降低/升高C.升高/降低D.升高/升高27.当温度升高时，二极管的反向饱和电流将（）。
A.增大B.不一定C.减小D.不变28.锗二极管的正向导通压降比硅二极管的正向导通压降（）。
A.大B.小C.相等D.无法判断29.稳压二极管的正常工作状态是（）。
A.导通状态B.截止状态C.反向击穿状态D.饱和状态30.整流电路的目的是（）。
A.将交流变为直流B.将高频变为低频C.将正弦波变为方波D.将直流变为交流31.下列符号中表示稳压二极管的为（）。
A B C DA.B C DB.B C DC.C DD.32.下列符号中表示发光二极管的为（）。
A B C DA.B C DB.B C DC.C DD.33.下列符号中表示光电二极管的为（）。
A B C DA.B C DB.B C DC.D.CD34. 在桥式整流电容滤波电路中，若有一只二极管断路，则负载两端的直流电压将会（ ）。
A. 下降B. 升高C. 变为0D. 保持不变35. 稳压二极管是利用二极管的（ ）特征制造的特殊二极管。
A. 正向导通时电压变化小B. 反向截止时电流小C. 反向击穿时电压变化小而反向电流变化大D. 单向导电36. 硅二极管的正向导通压降比锗二极管的正向导通压降（ ）。
A. 大B. 小C. 相等D. 无法判断37. 电路如图所示，则处于导通状态的二极管是( )。
A. 只有D1B. 只有D2C. D1和D2D. D1和D2均不导通38. 在整流电路中，设整流电流平均值为， 则流过每只二极管的电流平均值的电路是（ ）。
A. 单相桥式整流电路B. 单相半波整流电路C. 单相全波整流电路I 0I I D 0D. 以上都不行39. 如图所示，两只硅稳压二极管的稳压值分别为3V和6V ，如果输入电压U I 为8V ，则输出电压U 0为（ ）。
A. 3VB. 6VC. 9VD. 0.7V40. 半导体二极管按结构的不同可分为点接触型和面接触型，点接触型二极管能承受的正向电流较（ ），面接触型二极管能承受的正向电流较（ ）。
A. 小/小B. 小/大C. 大/小D. 大/大41. 当硅晶体二极管加上0.2V 正向电压时，该晶体二极管相当于（ ）。
A. 小阻值电阻B. 一根导线C. 内部短路D. 阻值很大的电阻41. 两个硅稳压管，Uz1 = 6V ，Uz2=9V, 下面（ ）不是两者串联时可能得到的稳压值。
A. 15 VB. 6.7 VC. 9.7 VD. 3 V。