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1、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 /cm3。在 T=300K 和 T=550K 时 Si 的本征浓度 分别为 /cm3和 1015/cm3。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：（1）T=300K，肯定成立/cm3， /cm3。（2）T=550K，应联立 求解 和 。将 ， 代入上二方程可得：由上式解出 /cm3/cm3。结论
2、：在 T=300K 时， ，材料呈现杂质导电特性。在 T=550K 时， ，材料已呈现本征导电特性。1.2 当 T300K 时，Ge 和 Si 二极管的反向饱和电流 分别为 1A 和 0.5pA。如果将此两个二极管串联连接，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（T=300K）V V。 题图 1.21.3 在 T=300K 时，利用 PN 结伏安方程作以下估算：（1）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。（2）当反向电流达到反向饱和电流的 90%时，反向电压为多少？（3）若正、反向
3、电压均为 0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。解：（1） V=0.1V 时， A；V=0.2V 时， mA；V=0.3V 时， A；（2）按题意由上式解出 V（3） 1.4 二极管的伏安特性可用 来表示，设 。如果用一个 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 ，实际上，电流一旦超过允许的最大整流电流，管子就因过热而烧毁。1.5 题图 1.5 中所有二极管的反向饱和电流均为 ，求输出电压 时相应的输入电压 。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
4、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-(-12)=6VV D(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)=3VV D(ON)0.7V，二极管 D 截止VAO12V(c)两个二极管 D1、D 2 未接入时所承受的电压分别为两个二极管 D1、D 2 接入后，由于，故二极管 导通，故二极管 截止则(d) 两个二极管 D1、D 2 未接入时所承受的电压分别为两个二极管 D1、D 2 接入后，由于，故二极管 截止，故二极管 截止则
5、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，在正弦信号作用下可视为短路。（1）证明： （2）当 T300K，且 时，分别计算 。题图 1.7解：（1）二极管 D 的交流电阻 ，由交流通路可知题图 1.7.1（2）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 和 容量足够大，对信号可视为短路， 。(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：（1）直流等效电路图 1.8.1由节点方程可知（2） 交流等效电路 图 1.8.2由于 ，则1.9 题图 1.9 所示电路中，
6、 是振幅为 10V 的低频正弦电压，二极管视为恒压器件（V）。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 导通，。 V 时，D 截止， 。波形为题图 1.9.2。题图 1.9.21.10 题图 1.10（a）和（b）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，并画出输出电压的波形。题图 1.10解：(a)输入正半周时，D 1 导通，D 2 截止。输入负半周时，D
7、 2 导通，D 1 截止。 (b)输入正半周时，D 1、D 3 导通，D 2、D 4 截止。输入负半周时，D 2、D 4 导通，D 1、D 3截止。（a）（b）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 ，二极管视为恒压器件（ V）。试画出 的波形。题图 1.11解：当 时，D 截止，当 时，D 导通， 题图 1.11.11.12 并联型二极管双限幅电路如题图 1.12 所示，已知 ，二极管视为恒压器件（ ）。（1）试画出 的波形。（2）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
8、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：（1）当 时， 截止， 导通，当 时， 均截止，当 时， 导通， 截止，的波形如题图 1.12.1 所示。 题图 1.12.1（2）构成电路如题图 1.12.1 所示。题图 1.12.1要求 ，两电压均可正负。对 的要求： ， 。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，试分析并画出与 的电压关系曲线。题图 1.13解：状态 1 D1、D 2均截止，此时 V，V。 ， D2不能截止。此状态不存在。状态 2：D 1导通，D 2截止。 此时， V，但要求 V， V。状态 3：D 1截止，D 2导通
9、。此时 V ，但要求 ， V。状态 4：D 1、D 2均导通。由状态 2、3 可知， 时 D1、D 2均导通，故此时。由上述分析可画出 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 。（1）试画出输出电压 的波形。（2）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：（1）设定电压的参考极性如图 1.14.1 所示题图 1.14.1在 期间，v i0，则 ，二极管 D 正偏导通，v o=0，电容 C
10、被快速充电至 。从 开始， ，二极管 D 一直反偏截止，电容 C 无放电回路， 基本保持不变，则当 时，v o=0当 时，当 时，当 时，画出 vo 的波形如题图 1.14.2 所示。题图 1.14.2可见，v o 的波形是 vi 的波形向上平移 Vm，v o 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。（2）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：。1.15 题图 1.15 所示电路中，低频正弦电压 V，Si 稳压管 V。试画出稳压管两端的电压 的波
11、形。题图 1.15解： V 时， 击穿， V。V 时， 导通， V。时， 截止， 。波形如题图 1.15.1.题图 1.15.11.16 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 稳压，故 稳压由于 ，则 较 先稳压此时故此时 稳压，则1.17 设硅稳压管 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) 1.18 稳压二极管电路
12、如题图 1.18 所示，已知稳压管的稳定电压 ，动态电阻，输入电压的标称值 为 10V，但有 的波动。(1)当 时，试求标称电压下流过稳压管的电流 和输出电压 。在输入电压波动时，输出电压的变化量 有多大？(2)当 时， ？ ？题图 1.18解：（1）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，（2）由于 ，故 不能稳压此时1. 19 稳压二极管电路如题图 1.19 所示，已知稳压管的。(1)若 ，试求 允许的变化范围；(2)若 ，试求 允许的变化范围。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
13、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 ，负载电阻。试正确选取限流电阻 R 的值，并要求 开路时不会烧管。 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 ，稳定电流的范围为，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。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（1.28）可知，代入数据后可得
