第1章__半導(dǎo)體二極管和其應(yīng)用習(xí)題解答xx

1、第 1 章 半導(dǎo)體二極管及其基本電路1.1 教學(xué)內(nèi)容與要求本章介紹了半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)、半導(dǎo)體二極管及其基本應(yīng)用和幾種特殊二極管。教學(xué)內(nèi) 容與教學(xué)要求如表 1.1 所示。要求正確理解雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子的形成、載流子的濃度與溫 度的關(guān)系以及 PN 結(jié)的形成過(guò)程。主要掌握半導(dǎo)體二極管在電路中的應(yīng)用。表 1.1 第 1 章教學(xué)內(nèi)容與要求教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)與難點(diǎn)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)本征半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體熟練掌握正確理解一般了解PN 結(jié)形成重點(diǎn)： PN 結(jié)的單 向?qū)щ娦噪y點(diǎn)： PN 結(jié)的形 成單向?qū)щ娦苑蔡匦噪娙菪?yīng)半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)與類型重點(diǎn)：二極管應(yīng)用 電路分析 難點(diǎn)：二極管各模 型的特點(diǎn)及選擇各 種模型的

2、條件伏安特性與主要參數(shù)型號(hào)與選擇模型應(yīng)用(限幅、整流)特殊二極管穩(wěn)壓二極管(穩(wěn)壓原理與 穩(wěn)壓電路)重點(diǎn)：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓 條件及穩(wěn)壓電路分 析發(fā)光二極管、光電二極管、 變?nèi)荻O管1.2 內(nèi)容提要1.2.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)1本征半導(dǎo)體高度提純、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體單晶體叫做本征半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體材料是硅(Si)和鍺(Ge)。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子和空穴。自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的，稱為 電子空穴對(duì)，它們的濃度相等。本征半導(dǎo)體的載流子濃度受溫度的影響很大，隨著溫度的升高，載流子的濃度基本按指 數(shù)規(guī)律增加。但本征半導(dǎo)體中載流子的濃度很低，導(dǎo)電能力仍然很差，2雜質(zhì)半導(dǎo)體N 型半導(dǎo)體， N 型半導(dǎo)

3、體中P 型半導(dǎo)體。 P 型半導(dǎo)體中的摻入雜質(zhì)越多， 多子濃度就越(1) N 型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體中，摻入微量的五價(jià)元素構(gòu)成 的多子是自由電子，少子是空穴。 N 型半導(dǎo)體呈電中性。(2) P 型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體中，摻入微量的三價(jià)元素構(gòu)成 多子是空穴，少子是自由電子。 P 型半導(dǎo)體呈電中性。在雜質(zhì)半導(dǎo)體中， 多子濃度主要取決于摻入雜質(zhì)的濃度， 大。而少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度主要取決于溫度，溫度越高，少子濃度越大。1.2.2 PN 結(jié)及其特性1 PN 結(jié)的形成在一塊本征半導(dǎo)體上，通過(guò)一定的工藝使其一邊形成 N 型半導(dǎo)體，另一邊形成 P 型半導(dǎo)體，在 P型區(qū)和 N 型區(qū)的交界處就會(huì)形成一個(gè)極薄的空

4、間電荷層，稱為PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成其它半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。2 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦訮N 結(jié)具有單向?qū)щ娦?。外加正向電壓時(shí)，電阻很小，正向電流是多子的擴(kuò)散電流，數(shù) 值很大， PN 結(jié)導(dǎo)通；外加反向電壓時(shí)，電阻很大，反向電流是少子的漂移電流，數(shù)值很小， PN 結(jié)幾乎截止。3. PN 結(jié)的伏安特性PN結(jié)的伏安特性： I IS(eU UT 1)式中， U的參考方向?yàn)?P區(qū)正， N區(qū)負(fù)， I的參考方向?yàn)閺?P區(qū)指向 N 區(qū)；IS在數(shù)值上等于 反向飽和電流； UT=KT/q，為溫度電壓當(dāng)量，在常溫下， UT 26mV。(1) 正向特性 U 0的部分稱為正向特性，如滿足 U UT，則I ISeUUT ，PN結(jié)

5、的 正向電流 I 隨正向電壓 U 按指數(shù)規(guī)律變化。(2) 反向特性 U 0的部分稱為反向特性， 如滿足 UUT，則 II S ，反向電流 與反向電壓的大小基本無(wú)關(guān)。(3) 擊穿特性 當(dāng)加到 PN 結(jié)上的反向電壓超過(guò)一定數(shù)值后，反向電流急劇增加，這種 現(xiàn)象稱為 PN 結(jié)反向擊穿，擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。4. PN 結(jié)的電容效應(yīng)PN結(jié)的結(jié)電容 CJ由勢(shì)壘電容 CB和擴(kuò)散電容 CD組成。CB和 CD都很小， 只有在信號(hào)頻 率較高時(shí)才考慮結(jié)電容的作用。當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電容 CD 起主要作用，當(dāng) PN 結(jié) 反向偏置時(shí)，勢(shì)壘電容 CB 起主要作用。1.2.3 半導(dǎo)體二極管1.

6、 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型 半導(dǎo)體二極管是由 PN 結(jié)加上電極引線和管殼組成。 二極管種類很多，按材料來(lái)分，有硅管和鍺管兩種；按結(jié)構(gòu)形式來(lái)分，有點(diǎn)接觸型、 面接觸型和硅平面型幾種。2. 半導(dǎo)體二極管的伏安特性 半導(dǎo)體二極管的伏安特性是指二極管兩端的電壓uD 和流過(guò)二極管的電流 iD 之間的關(guān)系。它的伏安特性與 PN 結(jié)的伏安特性基本相同，但又有一定的差別。在近似分析時(shí)，可采 用 PN 結(jié)的伏安特性來(lái)描述二極管的伏安特性。3. 溫度對(duì)二極管伏安特性的影響 溫度升高時(shí)，二極管的正向特性曲線將左移，溫度每升高1oC， PN 結(jié)的正向壓降約減小( 22.5)mV 。二極管的反向特性曲線隨溫度的升高將向

7、下移動(dòng)。當(dāng)溫度每升高10 oC 左右時(shí)，反向飽和電流將加倍。4. 半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù) 二極管的主要參數(shù)有：最大整流電流 IF ；最高反向工作電壓 U R；反向電流 IR；最高工 作頻率 fM 等。由于制造工藝所限，即使同一型號(hào)的管子，參數(shù)也存在一定的分散性，因此 手冊(cè)上往往給出的是參數(shù)的上限值、下限值或范圍。5. 半導(dǎo)體二極管的模型 常用的二極管模型有以下幾種：(1) 理想模型 : 理想二極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。當(dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，正向壓 降 uD 為零，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止，反向電流iR 為零，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。(2) 恒壓源模型 : 當(dāng)二極管外加正向電壓等于

8、或大于導(dǎo)通電壓Uon 時(shí)，二極管導(dǎo)通，二極管兩端電壓降為 Uon；當(dāng)外加電壓小于 Uon 時(shí)，二極管截止，反向電流為零。(3) 折線模型 : 當(dāng)二極管外加正向電壓大于 U on后其電流 iD與電壓 uD 成線性關(guān)系，直線 斜率為 1/rD；當(dāng)二極管外加正向電壓小于 Uon 時(shí)，二極管截止，反向電流為零。(4) 微變信號(hào)模型 : 如果在二極管電路中，除直流信號(hào)外，還有微變信號(hào)，則對(duì)微變信 號(hào)可將二極管等效成一個(gè)電阻 rd，其值與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，即 rd UT /IDQ。6半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用(1) 限幅：利用二極管的單向?qū)щ娦詫⑤敵鲂盘?hào)幅度限定在一定的范圍內(nèi)，亦即當(dāng)輸入 電壓超過(guò)或低于某一參考值后

9、，輸出電壓將被限制在某一電平(稱作限幅電平) ，且再不隨 輸入電壓變化。(2) 整流：正弦交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。1.2.3 特殊二極管1穩(wěn)壓二極管(1) 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管。利用 PN 結(jié)的反向擊穿特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的，正常使用時(shí)工作在反向擊穿狀態(tài)。當(dāng)反向電壓達(dá)到擊穿電壓UZ 后，流過(guò)管子的反向電流會(huì)急劇增加， 即使通過(guò)穩(wěn)壓管的反向電流在較大范圍內(nèi)變化， 管子兩端的反向擊穿 電壓幾乎不變，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。(2) 主要參數(shù) 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有：穩(wěn)定電壓UZ，穩(wěn)定電流 I Z，最大耗散功率 PCM 和最大工作電流IZmax，動(dòng)態(tài)電阻 rz 和穩(wěn)定電壓的溫

10、度系數(shù) 。(3) 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓管正常穩(wěn)壓必須滿足兩個(gè)條件： 一是必須工作在反向擊穿狀態(tài) (利用正向特性穩(wěn)壓 除外)；二是流過(guò)穩(wěn)壓管的電流要在最小穩(wěn)定電流 I Zmin和最大穩(wěn)定電流 IZmax 之間。2. 其它特殊二極管發(fā)光二極管：通以電流時(shí)，能發(fā)出光來(lái)。 光電二極管：將光能轉(zhuǎn)換成電能，它的反向電流與光照強(qiáng)度成正比。 變?nèi)荻O管：結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。自測(cè)題1.1 判斷下列說(shuō)法是否正確，用“”和“ ”表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)1. 半導(dǎo)體中的空穴是帶正電的離子。 ( )2. 溫度升高后，本征半導(dǎo)體內(nèi)自由電子和空穴數(shù)目都增多，且增量相等。 ( )3. 因?yàn)?P型半導(dǎo)體的多子是空穴，所

11、以它帶正電。 ( )4. 在N 型半導(dǎo)體中如果摻入足夠量的三價(jià)元素，可將其改型為 P型半導(dǎo)體。( )5. PN 結(jié)的單向?qū)щ娦灾挥性谕饧与妷簳r(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)。 ( )【解 1.1】： 1. 2. 3. 4. 5.1.2 選擇填空1. N 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是 A ； P 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是BA 自由電子 B空穴2. N 型半導(dǎo)體 C ；P 型半導(dǎo)體 CA 帶正電B帶負(fù)電C呈電中性3. 在摻雜半導(dǎo)體中，多子的濃度主要取決于 B ，而少子的濃度則受 A 的影響很大。A 溫度B摻雜濃度C摻雜工藝4. PN 結(jié)中擴(kuò)散電流方向是 A ；漂移電流方向是 B 。 A從P區(qū)到 N區(qū)B從 N區(qū)到 P區(qū)5.

12、當(dāng) PN 結(jié)未加外部電壓時(shí)，擴(kuò)散電流 C 飄移電流。A 大于B 小于6. 當(dāng) PN 結(jié)外加正向電壓時(shí)， 擴(kuò)散電流 A 漂移電流， 耗盡層 擴(kuò)散電流 B 漂移電流，耗盡層 D 。D晶體缺陷C等于E ；當(dāng) PN 結(jié)外加反向電壓時(shí)，A 大于B小于C等于D 變寬E變窄F不變7. 二極管的正向電阻 B ，反向電阻 A 。A 大B小8. 當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的正向電壓 B ，反向電流 A 。A 增大 B減小 C基本不變9. 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓區(qū)是其工作在 C 狀態(tài)。A 正向?qū)˙反向截止C反向擊穿【解 1.2】： 1.A 、B 2.C、C 3.B、A 4.A、B 5.C 6.A、E、B、D 7.B、A 8.B、

13、A 9.C1.3 有 A、B、C 三個(gè)二極管，測(cè)得它們的反向電流分別是2 A、0.5 A 、5 A ；在外加相同的正向電壓時(shí)，電流分別為 10mA、 30mA 、15mA 。比較而言，哪個(gè)管子的性能最好？【解 1.3】：二極管在外加相同的正向電壓下電流越大，其正向電阻越??；反向電流越小，其單向?qū)?電性越好。所以 B 管的性能最好。1.4 試求圖 T1.4 所示各電路的輸出電壓值 UO，設(shè)二極管的性能理想。d）（e）圖 T1.412【解 1.4】：二極管電路， 通過(guò)比較二極管兩個(gè)電極的電位高低判斷二極管工作在導(dǎo)通還是截止?fàn)顟B(tài)。 方法是先假設(shè)二極管斷開(kāi)，求出二極管陽(yáng)極和陰極電位，電路中只有一個(gè)二極

14、管： 若陽(yáng)極電位高于陰極電位 （或二極管兩端電壓大于其導(dǎo)通電壓 Uon），二極管 正偏導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)壓降為 0（對(duì)于理想二極管）或 Uon（對(duì)于恒壓源模型的二極管） ；若陽(yáng)極電位低于陰極 電位（或二極管兩端電壓小于其導(dǎo)通電壓Uon），二極管反偏截止，流過(guò)二極管的電流為零。如果電路中有兩個(gè)二極管：若一個(gè)正偏，一個(gè)反偏，則正偏的導(dǎo)通，反偏的截止；若兩個(gè)都反偏，則 都截止；若兩個(gè)都正偏，正偏電壓大的優(yōu)先導(dǎo)通，進(jìn)而再判斷另一只二極管的工作狀態(tài)。圖（a）二極管 VD 導(dǎo)通， UO=5V 圖 （b） 二極管 VD 導(dǎo)通， UO= 7V 圖? 二極管 VD 截止， UO= 1V 圖（d） 二極管 VD 1導(dǎo)通

15、， VD 2截止， UO=0V 圖 （e） 二極管 VD 1 截止， VD 2導(dǎo)通， UO= 9V 圖（f） 二極管 VD 導(dǎo)通， UO=0V1.5 在圖 T1.5 所示電路中，已知輸入電壓 ui=5sin t（V），設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓 U on=0.7V 。分別畫(huà)出 它們的輸出電壓波形和傳輸特性曲線uo=f（ui）。VDUVD ui3k uoa）ui3kUVD1VD1UVD2c）VD【解 1.5】：在（ a）圖所示電路中，當(dāng)二極管斷開(kāi)時(shí)，二極管兩端的電壓UVD=ui。當(dāng) UVD Uon，即ui 0.7V 時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓 uo=ui 0.7V ；當(dāng) UVD Uon，即 ui 0.7V

16、 時(shí)，二極管截止，輸出電壓 uo=0。 輸出電壓的波形如圖解 T1.5（a）1 所示，傳輸特性如圖解 T1.5（a）2 所示。在（ b）圖所示電路中，當(dāng)二極管斷開(kāi)時(shí)，二極管兩端的電壓UVD=ui。當(dāng) UVD Uon，即 ui 0.7V 時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓 uo= 0.7V ；當(dāng) UVD Uon，即 ui 0.7V 時(shí)，二極管截止，輸出電壓 uo=ui。輸出電壓的 波形如圖解 1.5T（b）1 所示，傳輸特性如圖解 1.5T（b）2 所示。在（ c）圖所示電路中，當(dāng) ui 0.7V 時(shí)，二極管 VD 1導(dǎo)通，輸出電壓 uo=0.7V ；當(dāng)ui 0.7V 時(shí)，二極管 VD 2 導(dǎo)通，輸出電壓

17、 uo= 0.7V ；當(dāng) 0.7V ui 0.7V 時(shí)， VD 1、VD 2都截止，輸出電壓 uo=ui。輸出電壓的波 形如圖解 1.5T（c）1 所示，傳輸特性如圖解 1.5T（c） 2 所示。tt圖解 T1.5（ a）1圖解 T1.5（b） 1ttuo/V圖解 T1.5（a） 2uo/V圖解 T1.5 （b）20.70.750.7 50.7uo/Vui/V圖解 T1.5（ c）21.6 有兩個(gè)硅穩(wěn)壓管，VD Z1、 VD Z2 的穩(wěn)定電壓分別為6V 和 8V，正向?qū)妷簽?0.7V ，穩(wěn)定電流是5mA。求圖T1.6 各個(gè)電路的輸出電壓 UO。+UO+UOc）a）d）b）e)圖 T1.62

18、k+UO【解 1.6】： 圖 a UO=6V+8V=14V ；圖 b UO=6V+0.7V=6.7V ；圖 c UO=0.7V+0.7V=1.4V ；圖 d UO=0.7V ；圖 e UO=0.7V ；圖 f UO=6V 。1.7 已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 U Z=6V ，最小穩(wěn)定電流 I Zmin =5mA ，最大功耗 PZM=150mW 。 試求圖T1.7 所示電路中限流電阻 R的取值范圍。解 1.7】： 由題可知穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流I Zmax PUZM 1650mA=25mAUZ6流過(guò)穩(wěn)壓管的電流 IZ 應(yīng)滿足： IZmin IZ IZmax ，又因?yàn)椋?得限流電阻 R 的取值范圍： 0.

19、36k R 1.8kIZ U IUZR15V 6VR，由此可1.8 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如 圖 T1.8 所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 求： UO、IO、I 及 IZ 的值。 當(dāng) UI降低為 15V 時(shí)的 UO、IO、I 及 IZ 的值。UZ=8V ，動(dòng)態(tài)電阻 rz 可以忽略， UI =20V 。試+IRR2kIZIO+UIVDZ2kRLUO圖 T1.8解 1.8】：（1）由于 RLRL RUI 222 20V 10V 8V ,穩(wěn)壓管處于穩(wěn)壓狀態(tài)。故UO UZ 8VIOUO8mA 4mA2I UIUOR20 8mA 6mA2IZ I I O (6 4)mA 2mA2）由于 RL UI 2 15V 7.5V

20、 8V ，穩(wěn)壓管沒(méi)有擊穿不能穩(wěn)壓，所以RL R 2 2UO 7.5VI I O 15 mA 3.75mAO 2 2I Z=0習(xí)題1.1 在 圖 P1.1 所示電路圖中，試求下列幾種情況下輸出端 UA=UB=0V；UA=3V ，U B=0V 。設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓 Uon=0.7V ?！窘?1.1】：（1）二極管 VD1和VD 2均承受正向電壓，且正向電壓相等，都導(dǎo)通。所以輸出端 Y 點(diǎn)電Y 點(diǎn)的電位及流過(guò)各元件的電流。位：UY=Uon=0.7V。流過(guò)二極管 VD1和 VD 2的電流： IVD1 IVD2 1 10V 0.7V 4.65mA21k （ 2）二極管 VD1和 VD 2均承受正向電壓，

21、但 VD 2承受的正向電壓大， VD2 優(yōu)先導(dǎo)通。所以輸出端Y 點(diǎn)電位： UY=Uon=0.7V 。將 VD1 鉗制在截止?fàn)顟B(tài)。流過(guò)二極管 VD1 的電流VD1 0 ，流過(guò)二極管VD 2的電流 I VD2 10V 0.7V 9.3mAVD21k1.2 分析圖 P1.2 所示電路中各二極管的工作狀態(tài)，試求下列幾種情況下輸出端 元件的電流。 U A= U B=0V ； U A=5V ， UB=0V ； UA =U B=5V 。二極管的導(dǎo)通電壓 10VVD 1Y 點(diǎn)的電位及流過(guò)各Uon=0.7V。VD1VD2B圖 P1.11kA圖 P1.2【解 1.2】： 極管 VD 1和 （2）二極管（1）二極管

22、 VD 1和VD 2均處于零偏狀態(tài)，所以都截止。輸出端Y 點(diǎn)電位： UY=0。流過(guò)二VD 2的電流 IVD1 IVD2 0 。VD 1正偏導(dǎo)通，所以輸出端 Y 點(diǎn)電位： UY=UA-Uon=5V-0.7V=4.3V 。將 VD 2鉗制在截止?fàn)?.3V態(tài)。流過(guò)二極管 VD 1流過(guò)二極管 VD1和 VD 2的電流 IVD14.3mA ,流過(guò)二極管 VD2 的電流1kIVD2 0 。3）二極管 VD1和 VD 2均承受正向電壓，且正向電壓相等，都導(dǎo)通。所以輸出端Y 點(diǎn)電位：1 4.3VUY=UA-Uon=5V-0.7V=4.3V。流過(guò)二極管 VD1和VD2的電流 IVD1 IVD2 12 41.k3

23、V 2.15mA1.3 在圖 P1.3 所示電路中，已知ui=10sin t（V ），二極管的性能理想。分別畫(huà)出它們的輸入、輸出電壓波形和傳輸特性曲線 uo=f（ui）+2kVDuoui5Va）+uo2kVD2uoVD13V5Vuic）b)圖 P1.3【解 1.3】：在（ a）圖所示電路中，當(dāng)二極管斷開(kāi)時(shí)，二極管兩端的電壓UVD=5V ui。當(dāng) UVD 0，即 ui 5V 時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓 uo=5V ；當(dāng) UVD 0，即 ui 5V 時(shí)，二極管截止，輸出電壓 uo=ui。輸出 電壓的波形如圖解 P1.3（ a）1所示，傳輸特性如圖解 P13（a）2 所示。在（b）圖所示電路中， 當(dāng)二

24、極管斷開(kāi)時(shí)， 二極管 VD1 兩端的電壓 UVD1= ui，VD 2兩端的電壓 UVD2=ui 3V。當(dāng) ui3V 時(shí)， VD 2導(dǎo)通，輸出電壓 uo=3V ；當(dāng) ui 0時(shí)， VD 1導(dǎo)通，輸出電壓 uo=0；當(dāng) 0 ui 3V 時(shí)， VD 2、 VD 1都截止，輸出電壓 uo=ui。輸出電壓的波形如圖解 P1.3（b）1 所示，傳輸特性如圖解 P1.3（b）2所示在（ b）圖所示電路中，當(dāng)二極管斷開(kāi)時(shí)，二極管 VD1 兩端的電壓 UVD1= 5V ui，VD2 兩端的電壓 UVD2=ui 3V。當(dāng) ui3V 時(shí)， VD 2導(dǎo)通，輸出電壓 uo=3V ；當(dāng) ui 5V 時(shí)， VD 1導(dǎo)通，輸

25、出電壓 uo= 5V ；當(dāng) 5V ui 3V 時(shí)，VD 2、VD 1都截止，輸出電壓 uo=ui。輸出電壓的波形如圖解 P1.3（ c）1 所示，傳輸特性如 圖解 P1.3（c）2 所示圖解 P1.3（ a）1圖解 1.3P（b） 1ui /V圖解 P1.3（c） 1ttui/V圖解 1.3( a)2圖解 1.3(b)2圖解 1.3( c)21.4 圖 P1.4 所示為一限幅電路，輸入電壓 ui=10sin t(V )，試畫(huà)出輸出電壓的波形和傳輸特性曲線。 設(shè) VD 1、 VD 2 的性能均理想。+uoi VD 1 i VD 2 D1 D2+ii110kR12Vuoi220k R28Vi【解

26、1.4】：設(shè)流過(guò) VD 1、VD 2、 R1、 R2的電流分別為 iD1、iD2、i1、 當(dāng) VD 1、 VD 2 均導(dǎo)通時(shí)圖解 P1.4 (a)iD2、i1、i2，參考方向如圖解 1.4P(a)所示。iD2i2 8ui8ui ，iD1(i1iD2)(8ui2ui)3ui12 ，由此可得， VD 1導(dǎo)通的R220R2R120條件是： ui 4V ；VD 2導(dǎo)通的條件是： ui 8V。故 ui 8V 時(shí)，VD1導(dǎo)通， VD 2截止，輸出電壓 uo=8V ；4V ui 8V 時(shí)， VD1、VD 2都導(dǎo)通，輸出電壓 uo=ui；ui 4V 時(shí)， VD 1 截止， VD 2 導(dǎo)通，輸出電壓 uo8 2

27、 10 2 4V 。20 10輸出電壓的波形如圖解 P1.4(b)所示，傳輸特性如圖解P1.4(c)所示。ui/V圖解 P1.4(b)1.5 電路如圖 P1.5所示。輸入電壓 ui=10sin t(mV)，二極管的導(dǎo)通電壓 Uon=0.7V ，電容 C 對(duì)交流信 號(hào)的容抗可忽略不計(jì)。試計(jì)算輸出電壓的交流分量。C25 R1VDui10V圖 P1.55.1kR2解 1.5 】：只有直流電壓作用時(shí)，電容+mA 1.8 mA ，uo由此可估算出二極管 VD 的動(dòng)態(tài)電阻為：在進(jìn)行交流分析時(shí)，令直流電壓和電容短路，解 P1.5 。由圖可求得輸出電壓的交流分量為rd26(mV) 26 14.4IDQ(mA)

28、 1.8二極管用交流等效電阻rd 代替，此時(shí)，電路可等效為 圖uo ui rdR2 /(R1 rdR2 ) uird 3.65sin t (mV )rd R2rd R2R1 rd1.6 圖 P1.6 所示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=6V ，最小穩(wěn)定電流 IZmin=5mA ，最大功耗PZM=125mW 。限流電阻 R=1k ，負(fù)載電阻 RL =500 。 分別計(jì)算輸入電壓 UI 為 12V、35V 三種情況下輸出電壓 Uo的值。 若輸入電壓 UI=35V 時(shí)負(fù)載開(kāi)路，則會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？圖 P1.6解 1.6 】： 根據(jù)題意可知流過(guò)穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流IZmax PZM 125