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【2-1】 填空:

1.本征半导体是 ,其载流子是 和 。两种载流子的浓度 。

2.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。

3.漂移电流是 在 作用下形成的。

4.二极管的最主要特征是 ,与此有关的两个主要参数是 和 。

5.稳压管是利用了二极管的 特征,而制造的特殊二极管。它工作在 。描述稳压管的主要参数有四种,它们分别是 、 、 、和 。 6.某稳压管具有正的电压温度系数,那么当温度升高时,稳压管的稳压值将 。

1. 完全纯净的半导体,自由电子,空穴,相等。 2. 杂质浓度,温度。

3. 少数载流子,(内)电场力。

4. 单向导电性,正向导通压降UF和反向饱和电流IS。 5. 反向击穿特性曲线陡直,反向击穿区,稳定电压(UZ),工作电流(IEmin),最大管耗(PZmax)和动态电阻(rZ)

6. 增大;

【2-2】电路如图2.10.4所示,其中ui=20sinωt (mV),f=1kHz,试求二极管VD两端电压和通过它的电流。假设电容C容量足够大。

C??ui?(a)?6V?5k?VDR?uD?

iD 图2.10.4 题2-5电路图

1.静态分析

静态,是指ui =0,这时ui 视作短路,C 对直流视作开路,其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设UD=0.6V

ID?6V?UD(6?0.6)V??1.08mA R5k? 对于静态分析,也可以根据二极管的伏安特性曲线,用图解法求解。

2.动态分析

对于交流信号,直流电源和电容C视作短路;二极管因工作在静态工作点附近很小的范

1?i围内,故可用动态电阻rd等效,且?D,由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。

rd?uD二极管伏安特性方程:

iD?IS(eu/U?1) (1.4.1)

由于二极管两端电压UDUT=26 mV,故式1.4.1可简化为:

iD?ISeu/U

I1diD??D rdduDUTDTDTrd?所以

UT26mV??24.07? ID1.08mAid?udui0.02sin?t(V)???0.83sin?t(mA) rdrd24.07(?)3.交流和直流相叠加

iD?ID?id?1.08?0.83sin?t(mA)

uD?UD?ud?0.6?0.02sin?t(V)

4.uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。

UD?D?5k?6VID?ui?R5k?RiRid?rdud??(a)uD/V?(b)iD/mAudUD0.60.02idID1.080.830?t0?t(d)(c)图1.4.2 例1.4.1 解图

【2-3】分析图2.10.5所示电路的工作情况,图中I为电流源,I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降UD=660mV,求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途?电路中为什么要使用电流源?

IVCCR?UD图2.10.5 题2-6电路图

解:

该电路利用二极管的负温度系数,可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降UD=660mV,50℃时二极管的正向电压降 UD=660-(2?30)=600 mV

因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数,所以应使用电流源以稳定电流,使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。

【2-4】 在图2.10.7中,试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流。(1)UA=10V,UB=0V;(2)UA=6V,UB=5V;(3)UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。

UAUBIDA1k?1k?IDBVDBR9k?IRVDAUY图2.10.7 题2-8电路图

解:

(1)VDA导通,VDB截止 IDB?0,I10V ?I??1mADAR(1?9)?(k) UY?IR?R?9V

(2)VDA导通,VDB截止 IDB?0,I?I?DAR6V?0.6mA 10k? UY?IR?R?5.4V (3)VDA VDB均导通

IR?I5V?0.53mA IDA?IDB?R?0.26mA

9.5k?2UY?IR?R?4.74V

【2-5】在图2.10.3电路中,U1和U2分别为大小合适的电源,U1>0、U2<0。二极管D1和D2的正向导通电压为UD,耐压为无穷大,且U1?U2?UD。请画出该电路的电压传输特性曲线,并写出A点的电压表达式。

U1iR1VD1uiiD1R2AVD2R1uoiD2iR2U2

图2.10.3 题2-4电路图

[解] 当输入电压很低时,ui?UA,D1二极管反向截止,此过程中D2二极管正向导通,计算可得:

U?U2?UDiR1?iR2?1

R1?R2此时输出电压为 uo?U1?U1?U2?UDR1,定义此电压为Uth。

R1?R2当U1?ui?Uth时,二极管D1和D2均为导通状态,此时uo?ui,输出电压跟随输入电压变化;当ui?U1时,二极管D1导通,D2截止,输出电压uo?U1。

此题关键在于判断各二极管的工作状态,传输特性如图1.4.8所示。

uoU?UthU?ui图1.4.8 例1.4.4解图

【2-6】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V,正向压降均为0.7V。求2.10.9各电路的输出电压UO。

1k?25VVDZ1VDZ2a( )1k?25VUO25VVDZ21k?UOVDZ2UO25V1k?VDZ1VDZ2b( )UOVDZ1c( )VDZ1d( )图2.10.9 题2-10电路图

解:

图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V.

【2-7】有两个稳压管VDZ1和VDZ2,其稳定电压值分别为5.5V和8.5V,正向压降都是0.5V。如果要得到3V的稳定电压,应如何连接? 解:

连接方法如图1-5。

1k?DZ1UIDZ2UO

图1-5