模拟电子技术各类二极管及其应用
模拟电子技术习题及答案
模拟电子技术第1章半导体二极管及其基本应用1．1 填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成 N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成 P 型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。
5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于 650 Ω，交流电阻等于 26 Ω。
1．2 单选题1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。
A．温度 B．掺杂工艺 C．掺杂浓度 D．晶格缺陷2．PN结形成后，空间电荷区由( D )构成。
A．价电子 B．自由电子 C．空穴 D．杂质离子3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而( B )。
A．减小 B．基本不变 C．增大4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。
A．增大 B．基本不变 C．减小5．变容二极管在电路中主要用作( D )。
、A．整流 B．稳压 C．发光 D．可变电容器1．3 是非题1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
( √ )2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( × )3．二极管在工作电流大于最大整流电流IF时会损坏。
( × )4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。
( × )1．4 分析计算题1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压UD(on)=0.7V，试写出各电路的输出电压Uo值。
二极管及其应用
0 UF(V)散热与发热的热平衡状态转入 不 平衡状态，若发出的热量比散去
的多，介质温度将愈来愈高，直
D
IR(μA )
二极管反向的特性曲线
至出现永久性损坏，这就是 热击 穿。
二极管的主要参数
1. 最大正向电流I DM 常称额定工作电流，它是指长期使用时，允许流 过二极管的最大平均电流。因为电流通过PN结 时要引起管子发热，电流太大，发热量超过一定 限 的面度积，就、会材使料P和N散结热烧条坏件。。IDM的大小取决于PN结
耗尽层形成 很强的电场，而直接
破坏共价键，使价电子脱离共价
D
键束缚，产生电子 —空穴对，致
IR(μA) 使电流急剧增大，这种击穿称为 二极管反向的特性曲线 齐纳击穿。也称为 隧道击穿。
反向击穿——雪崩击穿
IF(mA )
材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN
反 向
结反向电压增加时，耗尽层中的电场 随着增强。这样通过耗尽层的电子和
二极管电路模型
引入模型的目的：简化电路计算； 方法：非线性器件作线性化处理。 二极管常用电路模型有： ? 理想开关模型 ? 恒压降模型 ? 折线模型
理想开关模型
特点： iD
uD> 0时,二极管导通 ;uD< 0时,二极管截止。
导通时， UD=0，i由电路参数决定。即 i D=U/R
截止时， iD=0，UD由电路参数决定。 其伏安特性可表示为：如右图所示； 其电路模型为：
D
崩式地增加，流过PN结的电流就急剧
IR(μA )
增大击穿PN结，这种碰撞电离导致击
二极管反向的特性曲线 穿称为雪崩击穿。
反向击穿——热击穿
IF(mA )
热击穿的本质是处于电场中的介
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
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§3.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
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五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
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五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
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3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
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三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
信息技术学院
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
《模拟电子技术基础》总复习典型习题解析
2011-2012（2）《模拟电子技术基础》总复习一. 二极管及其应用（一）二极管的符号及伏安特性曲线：（二）二极管的特性：单向导电性（三）二极管的模型：重点掌握理想模型和恒压降模型（四）典型习题1. 电路如图所示，已知u i =10sinωt（V），二极管的正向导通电压和反向电流可忽略不计，试分析二极管的状态，并画出输出u i与u o的波形。
（a）（b）（c）2. 设二极管是理想的，试判断下图中各二极管是否导通，并求出电路的输出电压U o。
（a）（b）3.电路如图所示，已知u i =8sinωt（V），二极管的正向导通电压U D=0.7V，试分析二极管的状态，画出输出u i与u o的波形，并标出幅值。
（a）（b）（c）4. 电路如图所示，已知二极管的正向导通电压和反向电流可忽略不计，试分析二极管D1和D2的状态，并求出输出电压U o。
（a）（b）二. 三极管及场效应管的应用（一）三极管的符号及伏安特性曲线：i B =f (u BE )∣u CE =const i C =f (u CE )∣i B =const此为NPN 管共射极放大电路的特性曲线，PNP 管的特性曲线（二）三极管的电流控制作用：B C i i β=（三）三极管放大电路的直流通路和交流通路：（四）三极管的交流等效电路：（五）三极管放大电路的组态（六）放大电路的分析方法交流等效电路法：利用三极管的交流等效模型求解A us 、A u 、R i 、R o 。
图解法：利用三极管的输入和输出特性曲线以及放大电路的输入和输出回路负载线，采用作图的方式确定一个Q 点。
（七）放大电路的非线性失真饱和失真：工作点位于饱和区截止失真：工作点位于截止区注意：图为NPN 管共射极放大电路出现的饱和失真和截止失真，PNP 管的失真现象正好与NPN 管相反。
（八）放大电路静态工作点稳定问题Q 点不合适， 的波形要失真；，A u 与I B 有关。
在电路中引入直流负反馈。
模拟电子技能技术总结习题及答案
精心整理模拟电子技术第1章半导体二极管及其基本应用1．1填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
456781．1A2．A3A4A5A1．12341．1值。
解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U＝(6—0.7)V＝5.3V。
(b)令二极管断开，可得UP ＝6V、UN＝10V，UP<UN，所以二极管反向偏压而截止，U＝10V。
(c)令V1、V2均断开，UN1＝0V、UN2＝6V、UP＝10V，UP—UN1>Up—UN2，故V1优先导通后，V2截止，所以输出电压U＝0.7V。
2．电路如图T1．2所示，二极管具有理想特性，已知ui＝(sinωt)V，试对应画出ui 、u、iD的波形。
解：输入电压ui 为正半周时，二极管正偏导通，所以二极管两端压降为零，即u＝0，而流过二极管的电流iD ＝ui／R，为半波正弦波，其最大值IDm＝10V／1kΩ＝10mA；当ui为负半周时，二极管反偏截止，iD ＝0，u＝ui为半波正弦波。
因此可画出电压u电流iD的波形如图(b)所示。
3．稳压二极管电路如图T1．3所示，已知UZ ＝5V，IZ＝5mA，电压表中流过的电流忽略不计。
试求当开关s断开和闭合时，电压表和电流表、读数分别为多大?解：当开关S断开，R2支路不通，IA2＝0，此时R1与稳压二极管V相串联，因此由图可得可见稳定二极管处于稳压状态，所以电压表的读数为5V。
当开关S闭合，令稳压二极管开路，可求得R2两端压降为故稳压二极管不能被反向击穿而处于反向截止状态，因此，R1、R2构成串联电路，电流表A1、A2的读数相同，即而电压表的读数，即R2两端压降为3.6V。
第2章半导体三极管及其基本应用2．1填空题12种载流子参与导电。
《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第1章
第1章 半导体二极管及其应用试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。
设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。
解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，)7.02.22.28.17.012(A +⨯+-=VV B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有V C ＝12V ，V D ＝0V二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。
解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通V O1（b ）V D2＇＝[－3－（－29）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通V O2图E1.2（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。
D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。
二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。
图E1.3解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。
（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。
（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。
（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。
电路与模拟电子技术-常用半导体器件与二极管电路
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5.1.4 杂质半导体
三价元素硼(B)
掺通入常三杂价质元半素导的体杂中质的半导多体子，的由数于量空可穴达载到流少子子的数数量量大的大10于10自倍由或电 更子多载，流因子此的，数掺量杂而半称导为空体穴要型比半本导征体半，导也体叫的做导P型电半能导力体增。强P型几半十 万导倍体。的多子是空穴，少子是自由电子，不能移动的离子带负电。
极管，由于反向饱和电流很小可以忽略不计， 穿
因此这一段范围可称为反向截止区。
区
外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二极管失去单向 导电性，进入反向击穿区。
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5.2.3 二极管的主要技术参数
最大耗散功 率Pmax指通过 二极管的电 流与加在二 极管两端电 压的乘积。 最大耗散功 率是二极管 不能承受的 最高温度的 极限值。超 过此值，二 极管将烧损。
内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故正向电流很小， 几乎为零。这一区域称之为死区。
外加正向电压超过死区电压（硅管0.5V， 锗管0.1V）时，内电场大大削弱，正向电流
正
向 导 通 死区 区
迅速增长，二极管进入正向导通区。
反向截止区
当二极管两端加反向电压时，将有很小的、 反
向
由少子漂移运动形成的反向饱和电流通过二 击
外壳 金属触丝 PN结
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1
1. 点接触型
2
2. 面接触型
3
3. 平面型
铝合金小球 底座
正极引线 PN结 金锑合金
负极引线
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面接触型二极管特点
面接触型二极管 的PN结面积较大 ，允许通过较大 的电流(几安到 几十安)，主要 用于把交流电变 换成直流电的整 流电路中，也可 以用于大电流开 关元件。
模拟电子技术实验报告五 二极管及三极管电路
实验五二极管及三极管电路
一、实验目的
1、掌握二极管正向特性和反向特性的测试
2、掌握二极管的线性模型电路
3、掌握三极管的特性测试
二、实验设备与软件
安装好Multisim软件的PC机一台
三、实验原理
1、二极管的正向特性和反向特性
2、二极管的线性模型
3、三极管的输出特性
四、实验结果
1、二极管参数测试
1）二极管正向特性测试电路
2）二极管正向特性仿真测试数据
3）二极管反向特性测试电路
4）二极管发向特性仿真测试数据
2、二极管电路分析仿真
1）二极管实验电路
2）二极管双向限幅电路
3）二极管双向限幅电路的输出电压波形。
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半波整流
Udc≈0.45E2
e2
E2m
iDD
+
-
+
iD
~220V
e22
uLL
-
uL
整流电路 全波整流
+
-
+
-
+
ee2-2
~220V
+
ee2-2’’
Udc≈0.9E2
e2
io
uL
RL
uL
二极管应用
整流电路 桥式整流
e2
Udc≈0.9E2
+
~220V
e2
-
二极管应用
uL
+
-
~220V
e2
uL
uL
电容滤波电路
，从而起到稳压作用。
变容二极管
利用结势垒电容CT随外电压U的变化而变化的特点制成的二极管。 符号：
注意：使用时，应加反向电压
光电二极管与发光二极管
光电二极管 发光二极管
光电二极管
定义： 类型： 结构：
有光照射时，将有电流产生的二极管 PN型、 PIN型、 雪崩型 和普通的二极管基本相同
工作原理：
常用驱动电路：
直流驱动电路 交流驱动电路
注：在交流驱动电路中，为了避免发光二极管发生反向击穿，通常要加 入串联或并联的保护二极管
发光二极管只有在加正向电压时才发光
二极管的应用
整流电路 滤波电路 显示电路
二极管应用
整流电路
整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，
整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
直流信号
电容相当于开路
交流信号
依靠电容的冲放电作用可减小纹 波： 当电压小于电容两端电压时，由电 容向负载放电。 当电压大于电容两端电压时，由电 压向电容充电，并向负载提供电 压。
二极管应用
LED显示器
a
+5V
a
b
f
b
c
g e
c
d
d
e
f
控制端为高电平 g 对应二极管发光
共阴极电路
二极管应用
a b c d e
利用光电导效应工作，PN结工作在反偏态，当光照射在PN结 上时，束缚电子获得光能变成自由电子，形成光生电子—空穴 对，在外电场的作用下形成光生电流
D UD
RL
IP
D
ED
注意：应在反压状态工作 UD= -IPRL
发光二极管
定义：
将电能转换成光能的特殊半导体器件，当管子加正向 电压时，在正向电流激发下，管子发光，属电致发光
稳压二极管
特性参数：
1. 稳定电压VZ:
2. 最大工作电流Izmax:
3. 动态电阻RZ 很小，十几欧姆~几十欧姆
RZ
ΔU Z ΔI Z
稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。
电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管。其
次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电
压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流
小结
二极管实际上就是一个PN结，描述二极管的性能 常用二极管的伏安特 性，可用二极管的电流方程来描述 即二极管两端的电压和流过的电流满足I=Is(e U/UT-1). 硅管：当UD>0.7V时，二极管导通，导通后，UD=0.7V 锗管：当UD>0.3V时，二极管导通，导通后，UD=0.3V 稳压管是一种应用很广的特殊类型的二极管，工作区在反向击穿区。可以 提供一个稳定的电压。使用时注意加限流电阻。 二极管基本用途是整流稳压和限幅。 半导体光电器件分光敏器件和发光器件，可实现光—电、电—光转换。光 电二极管应在反压下工作，而发光二极管应在正偏电压下工作。
f 控制g 端为低电平 对应二极管发光 共阳极电路
小结
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。具有一系列特 殊的性能，如掺杂、光照和温度都可以改变半导体的导电性能。利用这 些性能可制作成具有各种特性的半导体器件。 PN结是构成半导体器件的基础，具有单向导电性、非线性电阻特性、 电容效应、击穿稳压特性。 当PN结加正向电压时，PN结导通，呈现低阻特性。 当PN结加反向电压时，PN结截止，呈现高阻特性。
重点难点
重点：晶体二极管的原理、伏安特性及电流方程。 难点：1.两种载流子
2.PN结的形成 3.单向导电性 4.载流子的运动
附
录
半导体二极管的型号
国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：
附
录
半导体二极管图片
附
录
半导体二极管图片
附
录
半导体二极管图片
模拟电子电路
电气工程学院 电工电子基地
1.3 各类二极管及其应用
稳压二极管
RZ UZ
是应用在反向击穿区的特殊二极管 稳压特性：
在反向击穿时，电流急剧增加而PN 结两端的电压基本保持不变 正向部分与普通二极管相同 工作区在反向击穿区
特性参数：
1. 稳定电压VZ: 反向击穿电压
2. 最大工作电流Izmax: 受耗散功率的限制，使用时必须加限流电阻