哈工大 模电 第二章习题册答案

【2-1】 填空：

1．本征半导体是 ，其载流子是 和 。两种载流子的浓度 。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度则与 有很大关系。

3．漂移电流是 在 作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是 ，与此有关的两个主要参数是 和 。

5．稳压管是利用了二极管的 特征，而制造的特殊二极管。它工作在 。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是 、 、 、和 。 6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将 。

1. 完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 2. 杂质浓度，温度。

3. 少数载流子，(内)电场力。

4. 单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流IS。 5. 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）

6. 增大;

【2-2】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt (mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。假设电容C容量足够大。

C??ui?(a)?6V?5k?VDR?uD?

iD 图2.10.4 题2-5电路图

1．静态分析

静态，是指ui =0，这时ui 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设UD=0.6V

则

ID?6V?UD(6?0.6)V??1.08mA R5k? 对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。

2．动态分析

对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范

1?i围内，故可用动态电阻rd等效，且?D，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。

rd?uD二极管伏安特性方程： 由于二极管两端电压UD

iD1rdiD?IS(eu/U?1) (1.4.1)

UT=26 mV，故式1.4.1可简化为：

?ISeu/U diI?D?D duDUTDTDTrd?所以

UT26mV??24.07? ID1.08mAudui0.02sin?t(V)???0.83sin?t(mA) rdrd24.07(?)id?3．交流和直流相叠加

iD?ID?id?1.08?0.83sin?t(mA) uD?UD?ud?0.6?0.02sin?t(V)

4．uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。

UD?D?5k?6VID?ui?R5k?RiRid?rdud??(a)uD/V?(b)iD/mAudUD0.60.02idID1.080.830?t0?t(d)(c)图1.4.2 例1.4.1 解图

【2-3】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？

IVCCR?UD图2.10.5 题2-6电路图

解：

该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降 UD=660-（2?30）=600 mV

因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。

【2-4】 在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流。（1）UA=10V，UB=0V；（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。

UAUBIDA1k?1k?IDBVDBR9k?IRVDAUY图2.10.7 题2-8电路图

解：

（1）VDA导通，VDB截止 IDB?0,I10V?I??1m ADAR(1?9)?(k) UY?IR?R?9V

（2）VDA导通，VDB截止 IDB?0,I?I?DAR6V?0.6mA 10k? UY?IR?R?5.4V （3）VDA VDB均导通

IR?I5V?0.53mA IDA?IDB?R?0.26mA

9.5k?2UY?IR?R?4.74V

【2-5】在图2.10.3电路中，U1和U2分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。二极管D1和D2的正向导通电压为UD，耐压为无穷大，且U1?U2?UD。请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A点的电压表达式。

U1iR1VD1uiiD1R2AVD2R1uoiD2iR2U2

图2.10.3 题2-4电路图

[解] 当输入电压很低时，ui?UA，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通，计算可得：

U?U2?UDiR1?iR2?1

R1?R2此时输出电压为 uo?U1?U1?U2?UDR1，定义此电压为Uth。

R1?R2U1?U2?UDU?U2?UDR1?UD?U2?1R2

R1?R2R1?R2当U1?ui?Uth时，二极管D1和D2均为导通状态，此时uo?ui，输出电压跟随输入电压变化。uA?ui-UD；当ui?U1时，二极管D1导通，D2截止，输出电压uo?U1，uA?ui-UD。

此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。

uA?U1?uoU?UthU?ui图1.4.8 例1.4.4解图

【2-6】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V，正向压降均为0.7V。求2.10.9各电路的输出电压UO。

1k?25VVDZ1VDZ2a( )1k?25VUO25VVDZ21k?UOVDZ2UO25V1k?VDZ1VDZ2b( )UOVDZ1c( )VDZ1d( )图2.10.9 题2-10电路图

解：

图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V.

【2-7】有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V。如果要得到3V的稳定电压，应如何连接？ 解：

连接方法如图1-5。

1k?DZ1UIDZ2UO

图1-5

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