第1章模拟电子技术基础(第4版)课后习题答案(周良权)

·1·《模拟电子技术基础》第4版习题解答第1章半导体二极管及其基本应用电路一、填空题1．1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。1．2在N型半导体中，多子是，少子是；在P型半导体中，多子是，少子是。1．3二极管具有性；当时，二极管呈状态；当时，二极管呈状态。1．42APl2型二极管是由半导体材料制成的；2CZ52A型二极管是由半导体材料制成的。1．5在桥式整流电路中接入电容C(与负载并联)滤波后，输出电压较未加C时，二极管的导通角，输出电压随输出电流的增大而。二、选择正确答案填空(只需选填英文字母)1．6二极管正向电压从0．7V增大15％时，流过的电流增大(a．15％；b．大于15％；c．小于15％)。1．7当温度升高后，二极管的正向压降将，反向电流将(a．增大；b．减小；c．不变)。1．8利用二极管的组成整流电路(a1．正向特性；b1．单向导电性；c1．反向击穿特性)。稳压二极管工作在状态下，能够稳定电压(a2．正向导通；b2．反向截止；c2．反向击穿)。三、判断下列说法是否正确(用√或×号表示)1．9在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质，可以改型为P型半导体。()1．10PN结的伏安特性方程可以描述PN结的正向特性和反向特性，也可以描述其反向击穿特性。()1．11在桥式整流电路中，如用交流电压表测出变压器二次侧的交流电压为40V，则在纯电阻负载两端用直流电压表测出的电压值约为36V。()1．12光电二极管是受光器件，能将光信号转换为电信号。()解答：1.1杂质浓度温度1.2电子空穴空穴电子·2·1.3单向导电性正向偏置导通反向偏置截止1.4N型锗材料N型硅材料1.5增大减小减小1.6（b）1.7（b）（a）1.8（b1）（c2）1.9（√）1.10（×）1.11（√）1.12（√）1．13某硅二极管在室温下的反向饱和电流为910A，求外加正向电压为0．2V、0．4V时二极管的直流电阻RD。和交流电阻rd。(提示：二极管的直流电阻RD=UD/ID；交流电阻IUrd。)1.13解答：0.2V时，3DT/90.2/26106D1S(e1)110(e1)A2.1910AuUII0.4V时，390.4/26103D2110(e1)A4.810AI则直流电阻3D1D16D10.291102.1910URI(0.2V时)D230.4834.810R(0.4V时)交流电阻d13D126mV26mVk2.1910mArI(0.2V时)d2D226mV26mV4.8mArI(0.4V时)从上计算结果，说明该二极管在0.2V时在阈值电压以下，而0.4V在阈值电压以上，正常工作状态。1．14用万用表的Rxl0挡和Rxl00挡分别测量同一个二极管的正向电阻，试分析两次测试结果是否相同。若不同，哪一次测得的结果大?(提示：用Rxl00挡时表内等效内阻约为用Rxl0挡时表内等效电阻的10倍。)1.14解答：用万用表的不同量程去测量二极管的正向电阻，由于表的内阻不同，使流过管子的电流大小不同，也就是工作点的位置不同（参见图题解1.14），故测出的正向电阻（直流电阻）将不同。因为RD=UD/ID=1/tan，而用R×10挡测量时，由于其内阻小，使流过管子的电流大，其工作点如图题解1.14中的Q1；用R×100挡测量时，其工作点如图题解1.14中的Q2；而12，故用R×100挡测出的电阻大。·3·图题解1.141．15试判断图题1．15电路中二极管是导通还是截止。并分别求出各电路中A、O两端电压UAO。设二极管是理想器件。1.15解答：图（a）：二极管D导通，UAO=–4V图（b）：二极管D1导通、D2截止，UAO≈0V图（c）：二极管D1截止、D2导通，UAO≈–6V1．16试估算图题1．16各电路中流过二极管的电流ID。和A点的电位。设二极管的正向压降为0．7V。·4·1.16解答：图（a）：二极管导通，UA=0.7V，ID=(10V–0.7V)/3k–0.7V/1k=2.4mA图（b）：二极管导通，UA≈6.7V，ID=(10V–6.7V)/0.5k–6.7V/2k=3.25mA图（c）：先将10V电源和R1、R2这部分利用戴维南定理等效化简，如图题解1.16（c）所示，即ocoDAD31010V7.69V310(3//10)k2.31k(7.690.7)V/(2.312)km=0.71.62mkVVURUIR图题解1.16（c）1．17二极管电路如图题1．17所示，已知ui=5sin3140tmV，VDD=4V，R=1kΩ，试求二极管两端的电压uD及流过二极管的电流iD。(提示：电容C对直流不通，对交流ui可通。)1.17解答：（1）静态分析令ui=0V，用恒压降模型求得UDQ=0.7VIDQ=(4–0.7)V/1k=3.3mA（2）动态分析rd=26mV/3.3mA≈8uD=ui=5sin3140tmViD=5sin3140tmV/8=0.625sin3140tmA·5·（3）总电压、电流uD=UDQ+uD=(0.7+0.005sin3140t)ViD=IDQ+iD=(3.3+0.625sin3140t)mA1.18二极管电路如图题1.18所示，已知电源tVusin5.12，试分别使用二极管理想模型和恒压降模型(UF=0．7V)分析，绘出负载电阻RL两端电压uo的波形，并标出幅值。1.18解答：负载电阻RL两端的电压uO=u2–UF=1.5sintV–0.7V当使用二极管理想模型分析时，其波形如图题解1.18（a）所示；当使用二极管恒压降模型分析时，其波形如图题解1.18（b）所示。图题解1.181.19在图题1．19所示桥式整流电容滤波电路中，已知RL=50Ω，c=1000μF。(1)用交流电压表测得u2=20V，用直流电压表测得RL两端的电压uO为：①uO=28V，②uO=18V，③uO=24V，④uO=9V，试分析该电路分别处于何种情况下测出。(2)当桥式整流电路中任一个二极管出现下列情况：①短路，②开路，③接反，试分析各会出现什么情况和危害。·6·1.19解答：（1）①负载RL断路；②电容断路；③正常工作；④电容断路且其中一个二极管断路。（2）①造成电源变压器二次侧短路，使变压器及和短路相通的二极管烧坏；②构成了半波整流电容滤波电路；③情况同①。1．20已知一桥式整流电容滤波电路的交流电源电压U1=220V，f=50Hz，负载电阻RL=40Ω，要求输出直流电压为24V，纹波较小。(1)求选择整流管的参数要求；(2)选择滤波电容(容量和耐压)；(3)确定电源变压器二次绕组的电压和电流。1.20解答：（1）确定选择整流管的参数要求电源变压器二次绕组电压有效值U2=UO/1.2=24V/1.2=20V二极管承受的最大反向电压DRM2228.3VUU流过二极管的平均电流DO1124V300mA2240II所选整流二极管的最大整流电流需IFID整流二极管的最高反向工作电压需URMUDRM（2）选择滤波电容的电容量3L0.02s(3~5)/410F1000F2240TCR电容的耐压2228.3VU选择电解电容1000F/50V（3）确定变压器二次绕组的电压U2=20V变压器二次绕组的电流I2=(1.5~2)IO=2IO=2×24V/40=1.2A1.21在图题1．21所示的限幅电路中，已知输入信号为tuisin6V，试画出输出电压uo的波形。设二极管为理想器件。·7·1.21解答：图题1.21所示电路的uO波形如图题解1.21(a)、(b)、(c)、(d)所示。图题解1.211．22在图题1．22所示电路中，设tussin15V，硅稳压二极管DZ的稳定电压为8V，试近似画出uo的波形。1.22解答：uO的波形如图题解1.22所示。图题解1.22(a)(b)·8·1．23已知两只硅稳压二极管的稳定电压值分别为8V和7．5V，若将它们串联使用，问能获得几组不同的稳定电压值?1.23解答：可获得四组不同的稳定电压值，分别是：15.5V（两个稳压管均反向偏置）1.4V（两个稳压管均正向偏置）8.7V（8V稳压管反偏，7.5V稳压管正偏）8.2V（8V稳压管正偏，7.5V稳压管反偏）1.24图题1．24所示电路中稳压二极管为2CW7B，它的稳定电流为10mA，稳定电压值为5V，额定功耗为200mW。试问：若电源电压UO在18～30V范围内变化，输出电压UO是否基本不变?稳压二极管是否安全?1.24解答：稳压管允许的最大工作电流IZmax=200mW/5V=40mA当US=18V时，稳压管的工作电流IZ=(18–5)V/1k=13mA可见IZmin(10mA)IZ(13mA)IZmax(40mA)当US=30V时，稳压管的工作电流IZ=(30–5)V/1k=25mA可见同样IZminIZIZmax因而能实现UO基本不变，稳压管能安全工作。1．25为什么发光二极管必须正向偏置，而光电二极管却要反向偏置?1.25解答：发光二极管的工作原理是载流子通过PN结时产生复合，释放的能量转换为光能，故只有处于正向偏置，才能使较多的空穴与电子在空间电荷区中相遇复合。光电二极管是将光信号转换成电信号的器件，由光生载流子形成的管子电流取决于光照强度。无光照时，属于少数载流子的光生载流子（电子-空穴对）很少，其电流几乎为零；光照强度增加，少子的光生载流子明显增加，管子电流明显增大。因此，光电二极管必须反向偏置，才能形成与光照强度成正比的管子电流。若正向偏置，则管子电流基本取决于外加电压大小，无需光照也有较大电流，更不受光照强度控制。