模拟电子书后习题答案第2章
更新时间:2023-08-17 22:14:01 阅读量: 资格考试认证 文档下载
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课后习题答案
习题第2章
【2-1】 填空:
1.本征半导体是和种载流子的浓度 。
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.漂移电流是作用下形成的。
4.二极管的最主要特征是 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】试分析图2.10.1电路,计算电位器调节端对地的输出电压范围。
+12
12V
图2.10.1 题2-2电路图
解:
二极管的正向特性曲线,当电流较大时,比较陡直,也具有一定的稳压特性。此题就是利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。可以从其他电源转换而来,例如图中的±12V直流电源,比通过电阻降压要好。
两个二极管正偏工作,a、b二点间的电压为1.4V。330W的电位器跨接在a、b二点之间,a点是+0.7V,b点是-0.7V。Uo对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V,电位器的中点是0V。
【2-3】电路如图2.10.2所示,二极管均为理想二极管,电压U为220V市电,L1、L2
和L3为3个灯泡,请分析哪个灯泡最亮。
1
2
3
图2.10.2 题2-3电路图
[解] 根据题意,电压U为220V交流市电,故该电路的分析应该从正半周和负半周两个
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方面进行。在正半周,D2导通,L2被短路,D1和D3截止,L1和L3各分得电压110V;在负半周,D1和D3导通,L1和L3被短路,L2上承受220V电压;故L2灯最亮。
【2-4】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。
ui
uo
2
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 UD
iR1 iR2 1
R1+R2
U1 U2 UD
R1,定义此电压为Uth。
R1+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;当ui U1时,二极管D1导通,D2截止,输出电压uo U1。
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。
此时输出电压为 uo U1
i
图1.4.8 例1.4.4解图
【2-5】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)
6V5kWR
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
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则
6V UD(6 0.6)V
1.08mA R5kW
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:
iD IS(eu/U 1) (1.4.1)
由于二极管两端电压UD UT=26 mV,故式1.4.1可简化为:
iD ISeu/U
I1diD
D rdduDUT
U26mVrd 24.07W
ID1.08mA
所以
uu0.02sin t(V)id d i 0.83sin t(mA)
rdrd24.07(W)
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。
ID
D
T
D
T
UID
u
d
(a)
(b)
i
U0.I.1t
t
(d)
(c)
图1.4.2 例1.4.1 解图
【2-6】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?
+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/℃。
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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。
【2-7】试分析图2.10.6所示电路的工作情况,图中二极管为理想二极管,u2=10sin100
tV。要求画出uO的波形图,求输出电压uO的平均值UO(AV)。 u1
L
图2.10.6 题2-7电路图
解:
当u2>0时,VD1、VD3导通,VD2、VD4截止,uO为正;当u2<0时, VD2、VD4导通,VD1、VD3截止,uO仍为正。实现桥式整流,波形如图1-12。
u2t
uOt
Uo(AV)
1π
10sin td( t) 6.37V 0π
【2-8】 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。
UAUB
U
Y
图2.10.7 题2-8电路图
解:
(1)VDA导通,VDB截止 IDB 0,I
10V
I 1mA DAR
(1+9)W(k)
UY IR R 9V
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(2)VDA导通,VDB截止 IDB 0,I
I DAR
6V
0.6mA 10kW
UY IR R 5.4V (3)VDA VDB均导通
IR
I5V
0.53mA IDA IDB R 0.26mA
9.5kW2
UY IR R 4.74V
【2-9】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。
1kW
25V
VDZ1VDZ2a( )1kW
25V
UO25V
VDZ2
1kW
UO
Z2
UO
25V
1kWVDZ1VDZ2b( )
UO
VDZ1
c( )
VDZ1
d( )
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.
【2-10】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。
1kW
DZ1
UI
Z2
UO
图1-5
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