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1、大学模拟电路答案第一章第一章 半导体材料及二极管 习题类型 11 半导体材料的导电特性； 121.9 简单二极管电路的分析、计算； 110、111 二极管限幅电路的分析、计算； 1121.16 稳压二极管电路的分析、计算； 117、118 稳压管稳压电路的设计。 1.1 某N型Si材料的施主密度为3153/cm。在T=300K和T=550K时Si的本征浓度3分别/cm和10/cm。计算在这两种温度下的自由电子浓度和空穴浓度，并说明材料导电特性的变化。 解：T=300K ，肯定成立/cm，T=550K 3/cm。 3，应联立将，代入上二方程可得：/cm 3求解和。 由上式解出 结论：在T=300
2、K时，在T=550K时，/cm。 ，材料呈现杂质导电特性。 ，材料已呈现本征导电特性。 分别为1A和0.5pA。如果将此两个31.2当T300K时，Ge和Si二极管的反向饱和电流二极管串联连接，有1mA的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？ 解：，两管已充分导通，故伏安关系近似为，由此 ，取mV V V。 题图1.2 1.3 在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下估算： 若反向饱和电流A，求正向电压为0.1V，0.2V和0.3V时的电流。 当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？ 若正、反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。 解： V=0.1V时，A；
3、 mA； A； V V=0.2V时，V=0.3V时，按题意由上式解出1.4二极管的伏安特性可用个来表示，设。如果用一的干电池正向接在该二极管的两端，试计算将有多大电流通过？电流值是否与实际情况相符？ 解：计算值而烧毁。 1.5题图1.5中所有二极管的反向饱和电流均为应的输入电压。 ，求输出电压时相，实际上，电流一旦超过允许的最大整流电流，管子就因过热题图1.5 解： 1. 6二极管电路如题图1.6所示，判断各图中的二极管是导通还是截止，并求出A、O两端电压。设二极管的导通压降为0.7V。 (a) (b) (c) (d) 题图1.6 解：(a)首先将二极管D断开，求二极管两端将承受的电压 VD6
4、-(-12)=6VVD(ON)0.7V，二极管D导通 VAO6-0.7=6.7V (b)断开二极管D，二极管两端将承受的电压 VD15-(-12)=3VVD(ON)0.7V，二极管D截止 VAO12V (c)两个二极管D1、D2未接入时所承受的电压分别为 两个二极管D1、D2接入后，由于 则，故二极管，故二极管导通 截止 (d) 两个二极管D1、D2未接入时所承受的电压分别为 两个二极管D1、D2接入后，由于 则 1.7二极管电路如图1.7所示，偏置电流为I，正弦信号与和C串联。设C足够大，故二极管，故二极管截止 截止 在正弦信号作用下可视为短路。证明：当T300K，且时，分别计算。 题图1.
5、7 解：二极管D的交流电阻，由交流通路可知 题图1.7.1 当时， 1.8二极管电路如题图1.8所示，设二极管的正向导通电压为0.7V，电容够大，对信号可视为短路，。 和容量足(1)试画出直流等效电路和交流等效电路； (2)求输出电压的值。 题图1.8 解：直流等效电路 图1.8.1 由节点方程可知 交流等效电路 图1.8.2 由于，则 1.9题图1.9所示电路中，是振幅为10V的低频正弦电压，二极管视为恒压器件。试画出 的波形。 题图1.9 解一： 二极管在回路中有2V正偏，又D导通电压为0.7V， V时，D导通。当V时，D截止，。 的波形为题图1.9.1。 题图1.9.1 解二：，V时，D
6、导通，。 V时，D截止，波形为题图1.9.2。 。 题图1.9.2 1.10题图1.10和分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。假设二极管为理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态，并画出输出电压波形。 的 题图1.10 解：(a)输入正半周时，D1导通，D2截止。输入负半周时，D2导通，D1截止。 (b)输入正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止。输入负半周时，D2、D4导通，D1、D3截止。 两整流电路波形相同，如题图1.10.1所示。 题图1.10.1 1.11题图1.11所示的二极管单向限幅电路，已知压器件。试画出的波形。 ，二极管视为恒 题图1.11 解：当
7、当时，D截止，时，D导通， 题图1.11.1 1.12并联型二极管双限幅电路如题图1.12所示，已知器件试画出）。 的波形。 ，二极管视为恒压试总结:要使上限幅电压为Vmax和下限幅电压为Vmin的并联型二极管双限幅电路构成原则以及对输入电压的要求。 题图1.12 解：当 当 当时，导通，时，截止，导通，均截止， 时， 截止，的波形如题图1.12.1所示。 题图1.12.1 构成电路如题图1.12.1所示。 题图1.12.1 要求对的要求：，两电压均可正负。 ，。 与1.13题图1.13为串联型二极管双向限幅电路。假设D1和D2为理想开关，试分析并画出的电压关系曲线。 题图1.13 解：状态1
8、 D1、D2均截止，此时V。V， ，D2不能截止。 此状态不存在。 状态2：D1导通，D2截止。 此时，V，但要求V，V。 状态3：D1截止，D2导通。此时但要求，V。 V， 状态4：D1、D2均导通。由状态2、3可知，由上述分析可画出时D1、D2均导通，故此时。 与关系曲线如图1.13.1所示。 题图1.13.1 1.14题图1.14所示的二极管箝位电路中，设二极管是理想二极管，t=0时，电容两端电压为0,已知其输入信号试画出输出电压的波形。 。 试总结：要使底部电压箝位于Vmin和顶部电压箝位于Vmax的原则以及对输入电压的要求。 题图1.14 解：设定电压的参考极性如图1.14.1所示
9、题图1.14.1 在期间，vi0，则。 ，二极管D正偏导通，vo=0，电容C被快速充电至从开始，基本保持不变，则 ，二极管D一直反偏截止，电容C无放电回路，当时，vo=0 当时， 当当时，时，画出vo的波形如题图1.14.2所示。 题图1.14.2 可见，vo的波形是vi的波形向上平移Vm，vo的负向最大值被箝位在0V。如果把二极管D反接，则vo的正向最大值被箝位在0V。 构成电路如题图1.14.3所示。 题图1.14.3 底部箝位于的电路，可正可负。顶部箝位于的电路，可正可负。 对的要求： 要求：。V，Si稳压管1.15题图1.15所示电路中，低频正弦电压压管两端的电压的波形。 V。试画出稳
10、 题图1.15 解：V时，V时，时，波形如题图1.15.1. 击穿，导通，。 V。 V。 截止，题图1.15.1 1.16题图1.16所示电路中，已知，和。 为稳压二极管，其稳定工作电压分别为7V和6V，且具有理想的特性，求输出电压题图1.16 解：未接入电路时，则 ，故，故由于，则较先稳压 稳压 稳压 此时 故此时稳压，则和的稳定电压分别为5V和10V，求题图1.17中各电路的输出电1.17设硅稳压管压。已知稳压管的正向压降为0.7V。 (a) (b) (c) (d) 题图1.17 解：(a) (b) (c)(d) ，动态电阻1.18稳压二极管电路如题图1.18所示，已知稳压管的稳定电压，输
11、入电压的标称值(1)当为10V，但有的波动。 和输出电压时，试求标称电压下流过稳压管的电流有多大？ ？ 。在输入电压波动时，输出电压的变化量(2)当时，？ 题图1.18 解：由于，故稳压 此时 题图1.18.1 增量等效电路 由增量等效电路可知， 由于此时1. 19稳压二极管电路如题图。 (1)若(2)若，试求，试求允许的变化范围； 允许的变化范围。 ，故不能稳压 1.19所示，已知稳压管的题图1.19 解：(1) 代入上述数值可得：(2)由可得 代入上述数值可得：，1.20由稳压管2DW12D构成的稳压电路如题图1.20，已知2DW12D的参数为：，。输入直流电压变化范围为开路时不会烧管。 ，负载电阻。试正确选取限流电阻R的值，并要求题图1.20 解：已知 则限流电阻的取值范围 代入上述数值可得: 1.21设计一稳压管稳压电路，要求其中的直流输入电压由汽车上铅酸电池供电，电压在之间波动。负载为一移动式9V半导体收音机，当它的音量最大时，需供给的功率为0.5W。稳压管的主要参数为：稳定电压试选择合适的限流电阻R。 解：设计的稳压管稳压电路如题图1.21所示。 ，稳定电流的范围为， 题图1.21 当音量最大时，负载上电流的最大值及的最小值分别为 当半导体收音机关掉时，由教材P27式可知， 代入数据后可得
