模电第1章二极管答案

1第一章答案1.1在一本征硅中，掺入施主杂质，其浓度DN=21410cm3。（1）求室温300K时自由电子和空穴的热平衡浓度值，并说明半导体为P型或N型。（2若再掺入受主杂质，其浓度AN=31410cm3，重复（1）。（3）若DN=AN=1510cm3,，重复（1）。（4）若DN=1610cm3，AN=1410cm3，重复（1）。解：（1）已知本征硅室温时热平衡载流子浓度值in=5.11010cm3，施主杂质DN=21410cm3in=5.11010cm3，所以可得多子自由浓度为0nDN=21410cm3少子空穴浓度0p=02nni=125.1610cm3该半导体为N型。（2）因为DANN=14101cm3in，所以多子空穴浓度0p14101cm3少子电子浓度0n=02pni=25.2610cm3该半导体为P型。（3）因为AN=DN,所以0p=0n=in=5.11010cm3该半导体为本征半导体。（4）因为ADNN=10161014=991014（cm3）in，所以，多子自由电子浓度0n=991410cm3空穴浓度0p=02nni=142101099)105.1(=2.27104（cm3）该导体为N型。1.2当T=300K时，锗和硅二极管的反向饱和电流SI分别为1A和0.5pA。如果将此两个二极2管串联连接，有1mA的正向电流流过，试问他们的结电压各为多少？解：T=300K时，热电压TU=26mV二极管正偏时，I=SIexp)UU(TD对于硅管：DU=TUlnSII=556.4mV对于锗管：DU=TUlnSII=179.6mV1.3二极管电路如图1.3所示。已知直流电源电压为6V，二极管直流管压降为0.7V。（1）试求流过二极管的直流电流。（2）二极管的直流电阻DR和交流电阻Dr各为多少？解：（1）流过二极管的直流电流也就是图1.3的回路电流，即DI=A1007.06=53mA(2)DR=AV310537.0=13.2Dr=DTIU=AV3310531026=0.491.4二极管电路如题图1.4所示。（1）设二极管为理想二极管，试问流过负载LR的电流为多少？（2）设二极管可看作是恒压降模型，并设二极管的导通电压7.0)(onDUV，试问流过负载LR的电流是多少？（3）设二极管可看作是折线模型，并设二极管的门限电压7.0)(onDUV，20onDr，试问流过负载的电流是多少？（4）将电源电压反接时，流过负载电阻的电流是多少？（5）增加电源电压E，其他参数不变时，二极管的交流电阻怎样变化？+6VDR100图1.33解：（1）100LREImA（2）94L)on(DRUEImA（3）378.RRUEIDL)on(DmA（4）0I或SII（5）E增加，直流电流DI增加，交流电阻DTIU下降。1.5二极管电路如题图1.5所示。设二极管的导通电压为0.7V，9901R，102R，E=1.7V，tuisin10(mV),1C和2C容量足够大，对ui信号可视作短路。（1）求流过二极管的直流电流ID。（2）求输出电压uo的值。解：（1）直流等效电路如答图1.5（a）所示；交流等效电路如答图1.5(b)所示。+uiuo+题图1.5C1R1R2C2EV+R1R2UD(a)R1R2rD(b)+ui+uo答图1.5ED题图1.410V+ERL1004（2）121RRUEIDDmA26DTDIUrtsin.urRRuiDo78222（mV）1.6在图1.6所示各电路中，设二极管均为理想二极管。试判断各二极管是否导通，并求Uo的值。题图1.6解：(1)在图(a)中，V2导通，V1截止，U0＝5V。(2)在图(b)中，V1导通，V2截止，U0＝0V。(3)在图(c)中，V1、V2均导通，此时有VRRRRREU984.12)051.0//1(426)//(4321401.7二极管限幅电路如图1.7(a)、(b)所示。将二极管等效为恒压降模型，且UD(on)=0.7V。若ui＝5sinωt(V)，试画出u0的波形。题图1.7解：(1)在图(a)中：当ui＞一2.7V时，V管截止，u0＝一2V；当ui≤一2.7V时，V管导通，u0＝ui。当ui＝5sinωt(V)时，对应的u0波形如图答图1.7(a)所示。(2)在图(b)中：当ui＞1.3V时，V管截止，u0＝ui；当ui≤1.3V时，V管导通，u0＝2V。其相应波形如答图1.7(b)所示。5答图1.71.8二极管电路如题图1.8（a）所示，设V1和V2均为理想二极管。（1）试画出电路的传输特性（ui与uo特性曲线）。（2）假定输入电压如题图1.8(b)所示，试画出相应的uo波形。题图1.8解：（1）当iu12V，且ui10V,1D和2D同时截止，则uo=ui；当ui12V时，1D导通，2D截止，此时电路可简化成答图1.8(a)。1R2R1212k3R12kV1V2+_12V_+10V+_iu6k(a)+_ou15014ui/Vt(b)uo6答图1.8由图可得：uo=12V(ui-12V)212RRR=4V32ui如ui=16V,uo=14.7V。当ui10时，1D截止，2D导通，此时电路可简化成答图1.8(b)。此时uo=10V(ui10V)313RRR=iuV32310如ui=12V,uo=33.11V。由上可得传输特性如答图1.8(c)所示。（2）输出波形如图1.8(d)所示。ui=15V时，uo=4Viu32=14Vui=-14V时，uo=310Viu32=7.12V15014ui/Vt(d)1407.12t812ui/V-8-10-12-16-4-8-12-16481216uo/V(c)ui1R+_+uo_(b)3R10Viu1R2R+_+ou12V_(a)+71.9在题图1.9(a)所示电路中，二极管等效为恒压降模型。已知输入电压u1、u2的波形如题图1.9(b)所示，试画出u0的波形。题图1.9解：该电路为高电平选择电路，即u1、u2中至少有一个为3V，则u0＝3一0.7＝2.3V。u1、u2均为0时，uo＝一0.7V。其波形答图1.9(c)所示。答图1.91.10在题图1.10所示电路中，设稳压管的Uz＝5V，正向导通压降为0.7V。若ui＝10sinωt(V)，试画出u0的波形。题图1.10解：当ui≥5V时，Vz击穿，u0＝5V。当ui≤一0.7V时，Vz正向导通，u0＝一0.7V。当一0.7V＜ui＜5V时，Vz截止，u0＝ui。由此画出的u0波形如答图1.10所示。1.1稳压管电路如题图1.11所示。（1）设%)101(20iUV，稳压管ZD的稳定电压ZU=10V，允许最大稳定电流8maxZI=30mA，minZI=5mA,minLR=800,maxLR=。试选择限流电阻R的值。（2）稳压管的参数如（1）中所示，R=100，LR=250，试求iU允许的变化范围。（3）稳压管的参数如（1）中所示，当ZU=10V时，其工作电流ZI=20mA，Zr=12，如iU=20V不变，试求LR从无穷大到1k时，输出电压变化的值0U为多少？解：（1）因为400301022mAV)(IIUURminLminZZmaximin式中，因maxLR，所以minLI=0，22102020.UmaxiV45751251018mA).(V)(IIUURmaxLminZmZminimax式中5.1280010maxLImA,).(Umini102020V=18V选择R应满足：400R457(2)当250LR时，4025010LImA。当ZI达到最大时，1710104030.)(UR)II(UZLmaxZmaxi（V）当ZI为minZI时，5141010405..)(UR)II(UZLminZmini（V）即iV的变化范围是14.5~17V。（3）当LR时，oU=10V。当kRL1时，oU=10V8814.9100012100010LZLRrR（V）61181088149..Uo（mV）或61181210001210.rRrUUZLZZo9(mV)RZDLROU+_iU+_+