模拟电子技术基础,黄瑞祥主编第二章课后答案

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）1/TvvSeII，室温时mVVT26对于硅PN结：AIS1410，则外加电压V0.25V0.45V0.65VTVVe/I14993.7A10105.132857556AA33.0103.377.20×1010mAA72.0102.74电压增加0.2V时电流增加的倍数为倍219126/20026/2.0mVmvmVVee对于锗PN结，AIS810，则外加电压V0.25V0.45V0.65VTVVe/14993.7328575567.20×1010ImAA15.0105.14A33.0A2102.7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1μA和0.5pA，若两个二极管均通过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1/TVVSeII当V＞＞VT时TVVSeII/则STIIVVe/SIITVvln若锗二极管的AIS1，mAI1，则VmVV18.010ln026.0ln263101063若硅二极管的PAIS5.0，mAI1，则VmVV557.0102ln026.0ln269105.0101232-4两个硅二极管在室温时反向饱和电流分别为2×10-12A和2×10-15A，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1/TVVSeII当I＞＞IS时TVVSeII/则STIIVVe/SIITVvln当硅二极管的12102SI时，mAI1.0，则VmVmvVonD461.0461ln2612410210当硅二极管的15102SI时，mAI1.0，则VmVmvVonD641.0641ln2615410210若I增加到10倍，则mVmVVonD6010ln26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10/'2OTTSSII已知To=27℃时AIS910，则10T当℃，AIS117.3910/27109'107.721021047T当℃，AIS92910/27479'10421021060T当℃，AIS93.3910/27609'1085.92102102-6题2-6图所示电路中为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TTVVSVVSeIeII//1其中AIS1410VVVVO6667.03231mAAeAImvV37.11037.110326/1432（2）如果流向负载的电流为1mA，则流过二极管的电流为TTVVSVVSeIIeIImAmAII//''137.01则TVVVIIe/''mVmVVVVmAmAIIT34ln26ln37.037.1'所以输出电压的变化为：VmVVVVVO1.010233'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VVVAO122（b）D导通VVVAO151（c）D1导通，D2不通VVAO0（d）D1、D2均导通，则1.51.5//1//32KRRVVVVRRRRRA05.033511.5300051//043214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）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=3VI=8mA（b）图中理想二极管D1导通，D2截止V=1VI=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=0mAIKVKV11010510（b）图中理想二极管截止，D2导通033.3510343451010102IVKmAVVmAIKKVVD2-11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。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：mAIVVVKVKVKKK375.05.710205.7202020320（b）同样由于二极管是理想的，用戴维南定理简化后如下图：二极管不通05.25.75IVVVV2-12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mAIKVV93.0103.45（b）二极管截止，V=5V，I=0（c）二极管导通，VD=0.7V，则V=4.3VmAIKVV93.01053.4（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=6sinωt(V)。解：（a）图中二极管为理想的，电路为上、下限幅电路。其中VVVViLiH2,5（b）图中二极管为理想的，电路为下限幅电路Vvo2min2-14在题2-14图所示电路中，已知二极管参数VD(on)=0.25V，RD=7Ω，PN结的串联电阻rS=2Ω，VDD=1V，vs=20sinωt(mV)，试求通过二极管的电流iD=IDQ＋id。解：（1）求直流电流IDQ令信号电压0sv，由于电路中VVDD1与onDV相差不多，7DR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：mAIVVVRRVVDQLDonDDD16.135775.050725.01（2）求交流电流di令直流电压源0DDV，并将二极管用小信号电路模型替代如下图216.1326mAmVIVjDQTrs已知mVtvrsssin202则mAtitRrrvdLjsssin37.05022sin20因此，通过二极管13.16的电流为：mAtiIidDQDsin37.016.13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V0的值；（2）若VI=35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？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。)(50VVRRRVILLVZ说明稳压管DZ确实没有导通，假定正确，V0=5V。当VI=35V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。)(7.110VVRRRVILLVZ说明稳压管DZ已经导通，假定不正确，V0=VZ=6V。)(17mARVRVVIIILZZILRZ由于IZminIZIZmax，说明稳压管DZ已经导通，并且能正常工作。（2）当负载开路时，稳压管中的电流等于限流电阻中的电流，即)(290mARVVIIZIRZIZmaxDZRL500Ω1kΩ－－＋＋VIVo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5Ω。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范围内变化，稳压管参数为IZmax=50mA，IZmin=5mA，VZ=7.5V，rZ=10Ω，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=100Ω，试：（1）画出（VO～VI）限幅特性曲线；（2）若vI=Vmsinωt，Vm=5V，画出vO的波形。解（1）由于VVKRRonDD7.0,1.5100可画出ioVV~限幅特性曲线如下图所示图中上门限电压VVVVonDiH7.32下门限电压VVVVonDiL7.31VVVVVViLoiHo7.3,7.3minmax（2）若,5,sinVVtVvmmi则ov与iv相对应的波形如下：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5～15mA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：)(233maxminDDIVVR)(700minmaxDDIVVR因此，R的取值范围为：700233R。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=1kΩ。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=20Ω。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：RrRonDsoonDsoonDsDVvvVvvVv,0,时当时当则输出电压ov如图中所示（为了计算方便，设三角波sv的斜率为1）VVvvRrRonDsmomD206.765.081000201000输出电压ov的平均值为Vvo655.132206.7265.01621DSR+V(+5V)2-21、判断题，用“√”或“Χ”表示。（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：√、Χ、√、Χ。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