1、第二章 习题解答2-1 电话线路上的直流电压约为 50V，用于电话机通话时的直流电源。话机内部电路对电压有极性的要求。话机电路中有一个导向电路，如题 2-1 图所示。外线与话机引线相接时不必考虑电压极性。试说明其工作原理。答：当外线与话机引线相接时，如果话机引线的上端接正、下端接负，则电源正端经过 D1，话机内的其他电路、D 4 到电源负端，形成电流回路，此时二极管 D1、D 4 正向导通，D 2、D 3 截止。如果话机引线的下端接正、上端接负，则电源正端经过 D2、话机内的其他电路、D 3 到电源负端，形成电流回路。由此或见，无论话机引线的上端接正还是下端接正，对于话机内的其他电路来说都符合
2、对电压极性的要求，这就是导向电路所起的作用。2-2 已知硅和锗 PN 结的反向饱和电流分别为 10-14A 和 10-8A。若外加电压为0.25V、0.45V、0.65V 时，试求室温下各电流 I，并指出电压增加 0.2V 时，电流增加的倍数。解：根据式（1-2-4 ） ，室温时1/TvSeI mVT26对于硅 PN 结： ，则AIS140外加电压 V 0.25V 0.45V 0.65VTe/I14993.7A105.3285 7556A3.1077.201010mA72.014电压增加 0.2V 时电流增加的倍数为 倍2196/2026/.0mVvmVe对于锗 PN 结， ，则AIS8外加电
3、压 V 0.25V 0.45V 0.65VTe/14993.7 3285 7556 7.201010I mA15.04A3.0A210.7电压增加 0.2V 时电流同样增加 2191 倍。2-3 在室温时锗二极管和硅二极管的反向饱和电流分别为 1A 和 0.5pA，若两个二极管均通过 1mA 正向电流，试求它们的管压降分别为多少。解：根据二极管的伏安特性 /TVSeI当 VV T 时 则TVSI/ STI/SIvln若锗二极管的 ， ，则A1mIVmV18.0l26.0l26363若硅二极管的 ， ，则PIS5.I57.lnln910.23 2-4 两个硅二极管在室温时反向饱和电流分别为 21
4、0-12A 和 210-15A，若定义二极管电流 I=0.1mA 时所需施加的电压为导通电压，试求各 VD（on） 。若 I增加到 10 倍，试问 VD（on） 增加多少伏。解：根据二极管的伏安特性 1/TVSeI当 I IS 时 则TI/ STIV/SITVvln当硅二极管的 时， ，则120mAI. VmvonD46l26124当硅二极管的 时， ，则5SII1.vVonD0l15402若 I 增加到 10 倍，则mVon6l2-5 已知 IS（27）=10 -9A，试求温度为10、47和 60时的 IS 值。解：由于温度每升高 10，I S约 增加一倍，即 10/2OTSI已知 To=2
5、7时 ，则910，10当 AIS 17.3910/27 0，47当 92/49 4，6T当 IS 3.910/276 1852-6 题 2-6 图所示电路中为三个完全相同的二极管， IS=10-14A。要求在输出电压 V0=2V 时，求电流值 I。如果从输出端流向负载的电流为 1mA，输出电压的变化为多少？解：（1）根据 TTVSVSeIeI/1其中 A40VO67.0321mAeImvV.7.126/3（2）如果流向负载的电流为 1mA，则流过二极管的电流为TT VSVS eIeI /1.0则 I/mAIT34ln26l7.01 所以输出电压的变化为： VVVO1.02 2-7 在题 2-7
6、 图所示电路中，设二极管为理想的，试判断图中各二极管是否导通，并求 VAO 值。解：根据题意，电路中的二极管都是理想的。（a）二极管 D 不通VAO12（b）D 导通A51（c） D1 导通，D 2 不通VAO0（d）D 1、D 2 均导通，则 1.5./1/32KRVVRA 035.0/043212-8 题 2-8 图所示电路中，设二极管为理想的，求图中所示的电压和电流值。解：（a）图中理想二极管导通，V=-5V， I=1mA（b）图中理想二极管不通，V=5V， I=0（c）图中理想二极管导通，V=5V ， I=1mA（d）图中理想二极管不通，V=-5V ， I=02-9 题 2-9 图所示
7、电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。解 （a）图中理想二极管 D2 导通，D 1 截止V=3V I=8mA（b）图中理想二极管 D1 导通，D 2 截止V=1V I=4mA2-10 假定题 2-10 图电路中的二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。解：（a）图中理想二极管 D1 导通，D 2 导通V=0mAIKV105（b）图中理想二极管截止，D 2 导通03.53412I V2-11 假定题 2-11 图电路中的二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路，并求图中标记的电压和电流值。解：（a）由于二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路如下图：mAIVVKV375.0125.7
8、03（b）同样由于二极管是理想的，用戴维南定理简化后如下图：二 极 管 不 通05.2.75IVV2-12 题 2-8 图所示电路中，利用恒电压降模型（V D=0.7V） ，求图中标注的电压和电流值。解：（a）二极管导通， VD=0.7V，则 V=-4.3VmAIK93.013.45（b）二极管截止，V=5V，I=0（c）二极管导通，V D=0.7V，则 V=4.3VIKV.1053.4（d）二极管截止，V=-5V ，I=02-13 题 2-13 图所示电路中的二极管为理想的，试画出输出电压 vo 的波形。设vi=6sint (V) 。解：（a）图中二极管为理想的，电路为上、下限幅电路。其中
9、VViLiH2,5（b）图中二极管为理想的，电路为下限幅电路 Vvo2min2-14 在题 2-14 图所示电路中，已知二极管参数 VD(on)=0.25V，R D=7，PN 结的串联电阻 rS=2，V DD=1V，v s=20sint (mV)，试求通过二极管的电流iD=IDQi d。解：（1）求直流电流 IDQ令信号电压 ，由于电路中 与 相差不多， 与 RL0svVD1onD7D相差不到一个数量级，所以二极管采用折线模型如下图： mAIVRVDQLonD 6.357.072.1（2）求交流电流 di令直流电压源 ，并将二极管用小信号电路模型替代如下图0Ds216.3mAVIjDQTr已知
10、 mVtvrss in20则 AitRrvdLjs s37.5i因此，通过二极管 13.16 的电流为： tiIidDQin.0162-15 已知题 2-15 图所示电路中稳压管的稳定电压 VZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大稳定电流 IZmax=25mA。（1）分别计算 VI 为 15V、35V 两种情况下输出电压 V0 的值；（2）若 VI =35V 时负载开路，则会出现什么现象？为什么？题 2-15 图解：（1）当 VI =15V 时，假定稳压管 DZ不导通，则先作开路处理，输出电压 V0为 R 与 RL的分压值。 VZ)(7.10VRIL说明稳压管 DZ已经导通，假定不正确
11、，V 0=VZ=6V。)(17mAIILZILR由于 IZmin IZmax)(290ARVIZIRZDZ RL5001k VI Vo稳压管将因功耗过大而损坏。2-16 在测试电流为 28mA 时稳压管的稳压值为 9.1V，增量电阻为 5。求稳压管的 VZO，并分别求电流为 10mA 和 100mA 时的稳压值。2-17 在题 2-17 图所示稳压电路中，要求输出稳定电压为 7.5V，已知输入电压VI 在 15V 到 25V 范围内变化，负载电流 IL 在 0 到 15mA 范围内变化，稳压管参数为 IZmax=50mA，I Zmin=5mA，V Z=7.5V，r Z=10，试求 R 的取值范
12、围。2-18 题 2-18 图所示为双向限幅电路，已知二极管参数 VD(on)=0.7V，R D=100，试：（1）画出（V OV I）限幅特性曲线；（2）若 vI=Vmsint，V m=5V，画出 vO 的波形。解（1）由于 VKRonDD 7.0,1.510可画出 限幅特性曲线如下图所示io图中上门限电压 VonDiH7.32下门限电压 ViL1iLoiHo .,7.3minmax（2）若 则 与 相对应的波形如下：,5,sinVtvmi ovi2-19 在题 2-19 图所示电路中，发光二极管导通电压 VD=1.5V，正向电流在 515mA 时才能正常工作。试问： （1）开关 S 在什么
13、位置时发光二极管才能发光？（2）R 的取值范围是多少？题 2-19 图解：（1）开关 S 闭合时发光二极管才有正向电流，才能发光。（2）发光二极管的正向电流过小将不发光，过大将损坏发光二极管。R 为限流电阻，其取值应保证发光二极管既发光又不至于损坏。根据已知条件，R 的范围为： )(23maxinDIV)(70inaxIR因此，R 的取值范围为： 。7023R2-20 一个半波整流电路，它的输入为一个三角波，峰峰值为 16V，平均值为0，R=1k。设二极管能用简化二极管模型（折线近似）表示，且 VD(on)=0.65V，r D=20。求输出电压 v0 的平均值。解：半波整流电路中二极管用简化模
14、型近似表示如下： RronDsoonDs VvVv,时当 时当则输出电压 如图中所示（为了计算方便，设三角波 的斜率为 1）svvRronDsmo 206.765.08102输出电压 的平均值为DSR+V(+5V)Vvo65.1320.765.122-21、判断题，用“”或“”表示。（1）在 N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，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）PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。 （ ）（4）稳压二极管工作在稳压状态时，处于正向导通状态。 （ ）答、判断题参考答案为：、。2-22、填空题。（1）
15、半导体中有 和 两种载流子，在本征半导体中掺入 价元素，可形成 P 型半导体。（2）本征硅中若掺入 5 价元素的原子，则多数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 ；相反，少数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 。这样掺杂形成的半导体类型为 。（3）PN 结空间电荷区又称为 区，在平衡条件下，电性呈 ，因为区内 所带的电量相等。P 区侧应带 ，N 区一侧应带 。空间电荷区的电场称为 ，其方向从 指向 。（4）PN 结加正向电压时，空间电荷区将 。（5）二极管的单向导电性为：外加正向电压时 ，外加反向电压时 。（6）二极管的反向饱和电流值越小，则其 越好。（7）稳压二极管的稳压区是其工作在 状态。答、填空题参考答案为：（1）自由电子，空穴，三。（2）电子，多；空穴，少。N 型半导体。（3）耗尽，中性，正、负离子。负电，正电。内建电场，N 区，P 区。（4）变窄。（5）导通，截止。（6）单向导电性。（7）反向击穿。
