模拟电子技术基础,黄瑞祥主编课后答案.docx

其次章 习题解答2-1 线路上的直流电压约为 50V，用于 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。14答：当外线与话机引线相接时，假设话机引线的上端接正、下端接负，则电源正端经过 D ，话机内的其他电路、D 到电源负端，形成电流回路，此时二极管、2、143DD 正向导通，DD 截止。假设话机引线的下端接正、上端接负，则电23源正端经过 D 、话机内的其他电路、D 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 硅和锗 PN 结的反向饱和电流分别为 10-14A 和 10-8A。假设外加电压为()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：依据式1-2-4I = ISev / vT -1 ，室温时VT» 26mV对于硅 PN 结： I= 10-14 A ，则S外加电压 V0.25VeV / VTI14993.71.5 ´10-10 A0.45V3285 75563.3´10-7 A= 0.33m A0.65V7.20×10107.2 ´10- A4= 0.72mA电压增加 0.2V 时电流增加的倍数为e0.2V / 26mV = e200mv / 26mV » 2191倍对于锗 PN 结， I= 10-8 A ，则外加电压 V0.25V0.45V0.65VeV / VT14993.73285 75567.20×1010I1.5´10-4 A= 0.15mA0.33 A7.2 ´10 A2S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 1A 和 0.5pA，假设两个二极管均通过 1mA 正向电流，试求它们的管压降分别为多少。()T解：依据二极管的伏安特性I » ISeV / V-1T当 VV 时I » ITSeV / V则eV /V= ITIv = VTSln IIS假设锗二极管的 I= 1m A ， I = 1mA ，则SV = 26mV × ln 10-310-6= 0.026 ln103= 0.18V假设硅二极管的 IS= 0.5PA ， I = 1mA ，则()V = 26mV × ln10-30.5´10-1 2= 0.026ln 2 ´109» 0.557V2-4 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，假设定义二极管电流 I=0.1mA 时所需施加的电压为导通电压，试求各 VD on 。假设 I增加到 10 倍，试问 VD on 增加多少伏。()解：依据二极管的伏安特性 I » ISeV / VT -1当 IIS时I » ITSeV / V则eV /V= ITIv = VTSln IIS当硅二极管的 I= 2 ´10-12 时， I = 0.1mA ，则SVD (on) = 26mv ln10-42´10-12» 461mV = 0.461V当硅二极管的 I= 2 ´10-15 时， I = 0.1mA ，则SVD (on) = 26mv ln10-42´10-15» 641mV = 0.641V假设 I 增加到 10 倍，则DVD(on) = 26mV ln10 » 60mV2-5 I 27=10-9A，试求温度为10、47和 60时的 I 值。SSS解：由于温度每上升 10，I约 增加一倍，即 I ”S= I× 2(T -TO)/10S= T =27时 I10-9 A，则oS当T = -10 ，当T = 47 ，I ” = 10-9 ´ 2(-10-27 )/10 = 10-9 ´ 2-3.7 » 7.7 ´10-11 ASI ” = 10-9 ´ 2(47-27 )/10 = 10-9 ´ 22 = 4 ´10-9 AS当T = 60 ，I ” = 10-9 ´ 2(60-27 )/10S= 10-9 ´ 23.3 » 9.85 ´10-9 A2-6 题 2-6 图所示电路中为三个完全一样的二极管，I =10-14A。要求在输出电压S0V =2V 时，求电流值 I。假设从输出端流向负载的电流为 1mA，输出电压的变化为多少？()ee解：1依据 I = ISV / VT-1 » ISV /VT其中 I= 10-14 AV = 1 V= 2 V = 0.6 6 6V7S3O33 I = 10-14 A × e 2V / 26mv = 1.37 ´10-3 A = 1.37mA2假设流向负载的电流为 1mA，则流过二极管的电流为I ” = I - 1m A = 0.37m AI ” = IS(V 1 /VeT)I = ISV /VeTT则 I = e V -V ” / VI ”V - V ” = VTln I I ¢= 26mV ln 1.37mA0.37mA» 34mV()所以输出电压的变化为： DVO= 3DV = 3 V -V ”= 102mV » 0.1VAO2-7 在题 2-7 图所示电路中，设二极管为抱负的，试推断图中各二极管是否导通，并求 V值。解：依据题意，电路中的二极管都是抱负的。a二极管 D 不通V= V= 12VAO2bD 导通V= VAO1= 15V2（c） D1 导通，D 不通V= 0VAO1dDD 均导通，则 R、22/ R3= 1K / 5.1W » 5.1W4V= 3V ´R= 3V ´51» 0.05VA0R + R / R + R3000+5.1+5112342-8 题 2-8 图所示电路中，设二极管为抱负的，求图中所示的电压和电流值。解：a图中抱负二极管导通，V=-5V， I=1mA（b） 图中抱负二极管不通，V=5V， I=0（c） 图中抱负二极管导通，V=5V， I=1mA（d） 图中抱负二极管不通，V=-5V， I=02-9 题 2-9 图所示电路中，设二极管是抱负的，求图中标记的电压和电流值。21解 a图中抱负二极管 D 导通，D 截止V=3VI=8mA12b图中抱负二极管 D 导通，D 截止V=1VI=4mA2-10 假定题 2-10 图电路中的二极管是抱负的，求图中标记的电压和电流值。12解：a图中抱负二极管 D 导通，D 导通V=0I = 10V5K- 10V10 K= 1mA2b图中抱负二极管截止，D 导通I= +10V -(-10V ) = 4 mAD210 K +5K3V = -10V + 4 mA´ 5K = -3.33V3I = 02-11 假定题 2-11 图电路中的二极管是抱负的，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由于二极管是抱负的，利用戴维南定理简化电路如以下图：V = 10V ´20 K= 7.5V20 K +20 K3I = V= 7.5V = 0.375mA20 K20 Kb同样由于二极管是抱负的，用戴维南定理简化后如以下图：V = 5V - 7.5V = -2.5VI = 0(二 极 管 不 )通2-12 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=-4.3VI = 5V -(-4.3V ) = 0.93mA10K（b） 二极管截止，V=5V，I=0（c） 二极管导通，VD=0.7V，则 V=4.3VI = 4.3V -(-5V ) = 0.93mA10K（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抱负的，试画出输出电压 vo 的波形。设vi=6sin t(V)。解：a图中二极管为抱负的，电路为上、下限幅电路。其中ViH= 5V ,ViL= -2Vb图中二极管为抱负的，电路为下限幅电路v= 2Vo minDQd2-14 在题 2-14 图所示电路中，二极管参数 VD(on)=0.25V，RD=7 ，PN 结的串联电阻 rS=2 ，VDD=1V，vs=20sin t (mV)，试求通过二极管的电流iD=I i 。解：1求直流电流 IDQ()L令信号电压 v= 0 ，由于电路中V= 1V 与V相差不多， R= 7W 与 RsDDD onD相差不到一个数量级，所以二极管承受折线模型如以下图：I= VDD -VD (on ) DQR + RDL= 1V -0.25V7W+50W= 0.75V57W» 13.16mA2求沟通电流id令直流电压源VDD= 0 ，并将二极管用小信号电路模型替代如以下图=r=TV26 mVjI13.16mADQ» 2W srs= 2Wv= 20 sinw ts(mV )s则i=v= 20 sin wt= 0.37 sin w t(mA)dr +r + R2+2+50sjL因此，通过二极管 13.16 的电流为：i= I+ iDDQd= 13.16 + 0.37 sinw t(mA)2-15 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 两种状况下输出电压 V0 的值；（2） 假设 VI =35V 时负载开路，则会消灭什么现象？为什么？1kZVDILR500Vo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。V=RL×V= 5(V ) <V0R + RIZL说明稳压管 DZ确实没有导通，假定正确，V =5V。0当 V =35V 时，假定稳压管 DIZ不导通，则先作开路处理，输出电压 V 为 R0与 R 的分压值。LRV=L×V0R + RI L» 11.7(V ) >VZ说明稳压管 D 已经导通，假定不正确，V =V =6V。ZI= I- I= VI -VZ- VZ0Z= 17(mA)ZRLRRL由于 I< I < I，说明稳压管 D已经导通，并且能正常工作。ZminZZmaxZ2当负载开路时，稳压管中的电流等于限流电阻中的电流，即I= IZR- 0 = VI- VZ = 29(mA) > IRZmax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5 。求稳压管的 V，并分别求电流为 10mA 和 100mA 时的稳压值。ZO2-17 在题 2-17 图所示稳压电路中，要求输出稳定电压为 7.5V，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=10 ，试求R 的取值范围。2-18 题 2-18 图所示为双向限幅电路，二极管参数 VD(on)=0.7V，RD=100 ， 试：（1） 画出V V 限幅特性曲线；OI（2） 假设 vI=Vmsin t，Vm=5V，画出 vO 的波形。解1由于 R= 100W << R = 5.1KW,V () = 0.7VD可画出VoD on V 限幅特性曲线如以下图所示i图中上门限电压ViHV=D(on) +V= 3.7V2下门限电压ViL= -(V1V+D(on )= -3.7VV= Vo maxiH= 3.7V ,Vo min= V= -3.7ViL2假设vi= Vsinw t,Vmm= 5V , 则v 与voi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 V =1.5V，正向电流D在 515mA 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？2R 的取值范围是多少？+V (+5V)RD S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。依据条件， R 的范围为：R=minV -V ID » 233(W)R=maxD maxV - V ID = 700(W)D min因此，R 的取值范围为： 233W £ R £ 700W 。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=1k 。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=20 。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：ìï当v< V时,v= 0ísD(on )o()ïî当v³ V时,v= v - VRsD(on )osD(on )rD+R则输出电压vo如图中所示为了计算便利，设三角波v)s的斜率为 1v= (v-VR= (8 - 0.65) 1000» 7.206VomsmD(on )rD+R20+1000输出电压vo的平均值为v= 1 (16-0.65´2 )´7.206» 1.655V2o322-21 、推断题，用“”或“ ”表示。（1） 在 N 型半导体中假设掺入足够量的三价元素，可将其改型为 P 型半导体。（2） 由于 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、推断题参考答案为：、 、 。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） 本征硅中假设掺入 5 价元素的原子，则多数载流子应是，掺杂越多，则其数量肯定越；相反，少数载流子应是，掺杂越多， 则其数量肯定越。这样掺杂形成的半导体类型为。（3） PN结空间 电荷区又 称为区，在平 衡条件下， 电性呈，由于区内所带的电量相等。 P 区侧应带，N 区一侧应带。空间电荷区的电场称为， 其方向从指向。（4） PN 结加正向电压时，空间电荷区将。（5） 二极管的单向导电性为：外加正向电压时，外加反向电压时。（6） 二极管的反向饱和电流值越小，则其越好。（7） 稳压二极管的稳压区是其工作在状态。答、填空题参考答案为：（1） 自由电子，空穴，三。（2） 电子，多；空穴，少。N 型半导体。（3） 耗尽，中性，正、负离子。负电，正电。内建电场，N 区，P 区。（4） 变窄。（5） 导通，截止。（6） 单向导电性。（7） 反向击穿。