第6章-半导体二极管及其应用电路习题答案

6.1选择正确答案填入空内。（1）在本征半导体中加入A元素可形成N型半导体，加入C元素可形成P型半导体。A.五价B.四价C.三价（2）PN结加正向电压时，空间电荷区将A。A.变窄B.基本不变C.变宽（3）设二极管的端电压为vD，则二极管的电流方程是c。A.DvIeSB.TDVvIeSC.)1e(S－TDVvI（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将a。A.增大B.不变C.减小（5）稳压管的稳压区是其工作在c。A.正向导通B.反向截止C.反向击穿（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c)，发光二极管发光时，其工作在(a)。A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区6.2将正确答案填入空内。（1）图P6.2（a）所示电路中二极管为理想器件，则D1工作在状态，D2工作在状态，VA为V。解：截止，导通，2.7V。（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压Vz12V，最大稳定电流IZmax20mA。图中电压表中流过的电流忽略不计。当开关S闭合时，电压表V和电流表A1、A2的读数分别为、、；当开关S断开时，其读数分别为、、。解：12V，12mA，6mA，12V，12mA，0mA。6.3电路如图P6.3所示，已知vi＝56sinωt(v)，试画出vi与vO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。6.4电路如图P6.4所示，已知vi＝5sinωt(V)，二极管导通电压VD＝0.7V。试画出电路的传输特性及vi与vO的波形，并标出幅值。图P6.3+_vi_vo图P6.4+_vi_voRRDD1D23V3V+++__图P6.2(a)图P6.2(b)+_AVD1D2++__3V6VR5kΩ+Vi=30V_SR2k2CW51.5kR1VA1A22+6.5电路如图P6.5（a）所示，其输入电压vi1和vi2的波形如图（b）所示，二极管导通电压VD＝0.7V。试画出输出电压vO的波形，并标出幅值。解：uO的波形如解图P1.2所示。解图P1.26.6电路如图P6.6所示，（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和Vo的值；（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。图P6.6_voR＝1kΩD1+D2VCC（10±1V）图P6.5vi1RD1+VCC（5V）D2vi2t3t3vi2/V(a)(b)vo0.30.3vi1/V解（1）求二极管的电流和电压mAAVRvVIDCCD6.8106.8101)7.0210(233VVVVDO4.17.022（2）求vo的变化范围图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度T＝300K。02.36.826mAmVIVrDTd当rd1=rd2=rd时，则mVVrRrVvddCCO6)02.321000(02.32122Ov的变化范围为)(~)(OOOOvVvV，即1.406V～1.394V。6.7（有错）电路如图P6.7所示，设二极管是理想的。（a）画出它的传输特性；（b）若输入电压vI=vi=20sinωtV，试根据传输特性绘出一周期的输出电压vo的波形。解（a）画传输特性0＜vI＜12V时，D1，D2均截止，vo＝vI；vI≥12V时，D1导通，D2截止VvVkkvkkvIIO43212)126(6)126(12－10V＜vI＜0时，D1，D2均截止，vo＝vI；vI≤－10V时，D2导通，D1截止31032)10()126(6)126(12IIOvVkkvkkv传输特性如图解2．413中a所示。（b）当vo＝vI=20sinωtV时，vo波形如图解2．4．13b所示。6.8二极管电路如图6.8所示，试判断各图中的二极管是导通还是截止，并求出AB两端电压VAB，设二极管是理想的。图P6.7+_vi_voR1D1D212V10V+++__6kΩR2R312k12k解:图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6V，阴极电位为－12V，故D处于正向偏置而导通，VAO=–6V。图b：对D1有阳极电位为0V，阴极电位为－12V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15V，故D2反偏截止，VAO=0V。图c：对D1有阳极电位为12V，阴极电位为0V，对D2有阳极电位为12V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使VA＝－6V；D1反偏而截止，故VAO＝－6V。6.9二极管电路如图P6.9所示，设输入电压vi（t）波形如图b所示，在0＜t＜5ms的时间间隔内，试绘出vo（t）的波形，设二极管是理想的。解vI（t）＜6V时，D截止，vo（t）＝6V；vI（t）≥6V时，D导通VtvVVtvtvIIO3)(216200)200200(6)()(vo（t）的波形如图P6.9(c)所示6.10写出图P6.10所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。图P6.9+_vi(t)_voR1D6VR2200Ω200Ω+t/mSvi(t)/V1050(a)(b)(c)t/mSvo(t)/V65038图P6.8_VABD_R5kΩD26V12V12VD1++AABBVAB15V_D212VD1+ABVAB6VR5kΩR5kΩ(a)(b)(c)解：VO1≈1.3V，VO2＝0，VO3≈－1.3V，VO4≈2V，VO5≈1.3V，VO6≈－2V。6.11电路如图P6.11所示，二极管导通电压VD＝0.7V，常温下VT≈26mV，电容C对交流信号可视为短路；vi为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？解：二极管的直流电流ID＝（V－UD）/R＝2.6mA其动态电阻rD≈UT/ID＝10Ω故动态电流有效值Id＝Ui/rD≈1mA6.12现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。+_viR500D2V+_CiD图P6.10_Vo1D2VR+(a)(b)(c)_Vo2D2VR+_Vo3D2VR+_Vo4D2VR+2V2V_Vo5D2VR+2V_Vo6D2VR+2V(d)(e)(f)（2）两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。6.13已知稳压管的稳压值VZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。求图P6.13所示电路中VO1和VO2各为多少伏。解：VO1＝6V，VO2＝5V。6.14已知稳压管的稳定电压VZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA，最大功耗PZM＝150mW。试求图P6.14所示电路中电阻R的取值范围。解：稳压管的最大稳定电流IZM＝PZM/UZ＝25mA电阻R的电流为IZM～IZmin，所以其取值范围为k8.136.0ZZI～IUUR6.15已知图P6.15所示电路中稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流IZmax＝25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值；（2）若VI＝35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？解：（1）当UI＝10V时，若UO＝UZ＝6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故V33.3ILLOURRRU+_VI=15V_Vo=6V+DZR图P6.14(a)(b)+_10V_Vo1+DZR500ΩRL2kΩ+_10V_Vo2+DZRRL2kΩ图P6.132kΩ当UI＝15V时，V5ILLOURRRU，没有被击穿。UO＝5V同理，当UI＝35V时，UO＝UZ＝6V。（2）RUUI)(ZIDZ29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。6.16已知稳压二极管VZ=6V，PZ=0.12w，IZmin=2mA，当要求RL两端电压Vo稳定在6V时，求RL的变化范围。若超出这个范围，电路将出现什么情况？6.17电路如图P6.17（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压VZ＝3V，R的取值合适，vI的波形如图（c）所示。试分别画出vO1和vO2的波形。解：波形如解图P6.17所示解图P6.17解：RL300+_vI_vo1+DZR图P6.17+_vI_vo2+DZRtvi(t)/V60+_VI_Vo+DZR500ΩRL1kΩ图P6.1510V_Vo+DZR100ΩRL图P6.16IZ