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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、D4到电源负端,形成电流回路,此时二极管D1、D4正向导通,D2、D3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、D3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对电压极性的要求,这就是导向电
2、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) ,室温时对于硅PN结:,则外加电压V0.25V0.45V0.65VI14993.73285 75567.201010电压增加0.2V时电流增加的倍数为对于锗PN结,则外加电压V0.25V0.45V0.65V14993.73285 75567.201010I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
3、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 当VVT时 则 若锗二极管的, ,则若硅二极管的,则2-4 两个硅二极管在室温时反向饱和电流分别为210-12A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 当IIS时 则当硅二极管的时,则当硅二极管的时,则若I增加到10倍,则2-5 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,IS约增加一倍,即已知To=27时,则,2-6 题2-6图所示电路中为
4、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 其中 (2)如果流向负载的电流为1mA,则流过二极管的电流为 则 所以输出电压的变化为:2-7 在题2-7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 (b)D导通 (c)D1导通,D2不通 (d)D1、D2均导通,则 2-8 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)
5、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,D1截止 V=3V I=8mA (b)图中理想二极管D1导通,D2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,D2导通 V=0 (b)图中理想二极管截止,D2导通 2-11 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
6、。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: (b)同样由于二极管是理想的,用戴维南定理简化后如下图: 2-12 题2-8图所示电路中,利用恒电压降模型(VD=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=-4.3V (b)二极管截止,V=5V,I=0 (c)二极管导通,VD=0.7V,则V=4.3V (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(b)图中二极管为理想的,电路为下限幅电路2-1
7、4 在题2-14图所示电路中,已知二极管参数VD(on)=0.25V,RD=7,PN结的串联电阻rS=2,VDD=1V,vs=20sint(mV),试求通过二极管的电流iD=IDQid。解:(1)求直流电流IDQ令信号电压,由于电路中与相差不多,与RL相差不到一个数量级,所以二极管采用折线模型如下图: (2)求交流电流 令直流电压源,并将二极管用小信号电路模型替代如下图s已知则因此,通过二极管13.16的电流为:2-15 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V
8、0的值;(2)若VI =35V时负载开路,则会出现什么现象?为什么?DZRL5001kVIVo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说明稳压管DZ已经导通,假定不正确,V0=VZ=6V。由于IZmin IZ IZmax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
9、围内变化,稳压管参数为IZmax=50mA,IZmin=5mA,VZ=7.5V,rZ=10,试求R的取值范围。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,RD=100,试:(1)画出(VOVI)限幅特性曲线;(2)若vI=Vmsint,Vm=5V,画出vO的波形。解(1)由于 可画出限幅特性曲线如下图所示 图中上门限电压 下门限电压 (2)若则与相对应的波形如下:DSR+V(+5V)2-19 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在什么位置时发光二极管才能发光?(2)R的取值范围是
10、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:因此,R的取值范围为:。2-20 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,rD=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型近似表示如下: 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)输出电压的平均值为2-21、判断题,用“”或“”表示。
11、(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)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
12、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。习题66-1 设运放为理想器件。在下列几种情况下,他们分别属于哪种类型的滤波电路(低通、高通、带通、带阻)?并定性画出其幅频特性。(1)理想情况下,当和时的电压增益相等,且不为零;(2)直流电压增益就是它的通带电压增益;(3)理想情况下,当时的电压增益就是它的通带电压增益;(4)在和时,电压增益都等于零。答:(1)带阻