第1章二極管答案

1、第一章答案1431.1在一本征硅中，摻入施主雜質(zhì)，其濃度 Nd = 210 cm -。（1）求室溫300K時(shí)自由電子和空穴的熱平衡濃度值，并說(shuō)明半導(dǎo)體為P型或N型。（2若再摻入受主雜質(zhì)，其濃度NA=3x1014cm'，重復(fù)（1 ）。（3）若 Nd=Na = 10 cm ，重復(fù)（1）。（4 ）若 N D = 1016 cm "， N A = 1014 cm "，重復(fù)（1）。解：（1）已知本征硅室溫時(shí)熱平衡載流子濃度值ni = 1.51010 cm，施主雜質(zhì)ND= 21014cm">> ni = 1.51010 cm'，所以可得多子自由濃度

2、為n0N D = 2 1014 cm少子空穴濃度2p0= = 1.125 106cm'n。該半導(dǎo)體為N型。（2）因?yàn)镹a-Nd=11014cm">> j，所以多子空穴濃度14_3p0110 cm少子電子濃度20 = -=2.25 106cmP。該半導(dǎo)體為P型。（3）因?yàn)镹a= Nd ,所以10-3p0= 0 = i = 1.510 cm該半導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體。（4）因?yàn)?61414_3Nd -Na =10-10 =99 10（cm ） >>j，所以，多子自由電子濃度0 = 99 1014 cm "空穴濃度i2（1.5 1010）24 ,亠p0=

3、 =14=2.27 10（ cm ）099 1014該導(dǎo)體為N型。1.2當(dāng)T=300K時(shí)，鍺和硅二極管的反向飽和電流Is分別為1 J A和0.5pA。如果將此兩個(gè)二極管串聯(lián)連接，有 1mA的正向電流流過(guò)，試問(wèn)他們的結(jié)電壓各為多少？解：T=300K時(shí)，熱電壓 Ut =26mV二極管正偏時(shí),I= Is exp(匹Ut對(duì)于硅管：U = Ut In =556.4mVI s對(duì)于鍺管：U -Ut ln =179.6mVI S1.3二極管電路如圖1.3所示。已知直流電源電壓為6V，二極管直流管壓降為 0.7V。(1)試求流過(guò)二極管的直流電流。(2)二極管的直流電阻 Rd和交流電阻各為多少?+6V100。立

4、d圖1.3解：(1)流過(guò)二極管的直流電流也就是圖1.3的回路電流，即A=53mA6 -0.7D =100Rd=0.7V=13.2' 153 10 AUt =26 10：V =0.49 1153 10 A1.4二極管電路如題圖1.4所示。(1 )設(shè)二極管為理想二極管，試問(wèn)流過(guò)負(fù)載Rl的電流為多少?(2)設(shè)二極管可看作是恒壓降模型，并設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓UD(°n) =0.7V，試問(wèn)流過(guò)負(fù)載Rl的電流是多少？(3)設(shè)二極管可看作是折線模型，并設(shè)二極管的門(mén)限電壓UD(on)=0.7v，rD on =20，試問(wèn)流過(guò)負(fù)載的電流是多少？(4) 將電源電壓反接時(shí)，流過(guò)負(fù)載電阻的電流是多少?(

5、5) 增加電源電壓 E,其他參數(shù)不變時(shí)，二極管的交流電阻怎樣變化?解:RlRl100'J(2) IE - U d( on)=94 mA(3) IE - U D(on)RlRd=78.3 mA(4)I - -I s或I : 0(5) E增加，直流電流Id增加，交流電阻Ut下降。1.5 二極管電路如題圖1.5所示。設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為 0.7V，R 9901，R2=10，E=1.7V， ui =10sin 7 (mV), G和C2容量足夠大，對(duì)Ui信號(hào)可視作短路。(1) 求流過(guò)二極管的直流電流Id。(2) 求輸出電壓u。的值。解：(1)直流等效電路如答圖1.5( a)所示；交流等效電路如答

6、圖1.5(b)所示。(2) IrD答圖1.5(b)=1 mAR1R2Ut二 26' 1UoUi 2.78sin t (mV)R2 +D1.6在圖1.6所示各電路中，設(shè)二極管均為理想二極管。試判斷各二極管是否導(dǎo)通，并求 Uo的值。題圖1.6解：在圖(a)中，V2導(dǎo)通，V1截止，Uo = 5V。在圖(b)中，V1導(dǎo)通，V2截止，U o = 0V。在圖(c)中，V1、V2均導(dǎo)通，此時(shí)有UoE R4R1 (R2/R) R46漢24 (1/0.051) 2二 1.984V1.7二極管限幅電路如圖1.7(a)、(b)所示。將二極管等效為恒壓降模型，且UD(on)=0.7V。若u = 5sin

7、74; t(V)，試畫(huà)出u0的波形。C+ % IY InuiT,P" V2r斯二何題圖1.7解：在圖(a)中：當(dāng)up 2.7V時(shí)，V管截止，比=一 2V;當(dāng)山匕一 2.7V時(shí)，V管導(dǎo) 通，uo= Ui。當(dāng)Ui = 5sin® t(V)時(shí)，對(duì)應(yīng)的uo波形如圖答圖1.7(a)所示。在圖(b)中：當(dāng)Ui> 1.3V時(shí)，V管截止，u0 = q;當(dāng)ui<1.3V時(shí)，V管導(dǎo)通，u0=2V。 其相應(yīng)波形如答圖1.7 (b)所示。U r答圖1.71.8二極管電路如題圖1.8 (a)所示，設(shè)V1和V2均為理想二極管。 (1 )試畫(huà)出電路的傳輸特性(5與uo特性曲線)。(2)假定輸

8、入電壓如題圖1.8 (b)所示，試畫(huà)出相應(yīng)的uo波形。通，D2截止，此時(shí)電路可簡(jiǎn)化成答圖導(dǎo)1.8(a)。Ri-TUiR2R3TUo10V豐12O11(a)(b)Ui/V15014L t答圖1.8由圖可得:R22Uo=12V ( ui -12V)-=4VuiRi R23如 Ui =16V, u°=14.7V。當(dāng)5乞-10時(shí)，Di截止，D-導(dǎo)通，此時(shí)電路可簡(jiǎn)化成答圖1.8(b)。此時(shí)Uo= -10V ( Ui10 V)R一 = 10V 2UiR1 * R333如 ui = -12 V, uo= '11.33 V。由上可得傳輸特性如答圖1.8(c)所示。(2)輸出波形如圖1.8(d

9、)所示。Ui =15V 時(shí),2UO=4V 尹=14V01.9解：該電路為高電平選擇電路，即102Ui =-14V 時(shí)，Uo=V u i = - 12.7 V331.9在題圖1.9所示電路中，二極管等效為恒壓降模型。已知輸入電壓U1、U2的波形如題圖1.9(b)所示，試畫(huà)出U0的波形。5、u2 中至少有一個(gè)為 3V，貝U u0 = 3 一 0.7= 2.3VU1、U2均為0時(shí)，山=一 0.7V。其波形答圖1.9(c)所示。答圖1.91.10 在題圖1.10所示電路中，設(shè)穩(wěn)壓管的Uz=5V，正向?qū)▔航禐?.7V。若q= 10 sin3 t(V)，試畫(huà)出U0的波形。0Q題圖1.10解：當(dāng)Ui>

10、;5V時(shí)，Vz擊穿,山=5V。當(dāng)UiW 0.7V時(shí)，Vz正向?qū)?Uo= 0.7V。當(dāng)一 0.7VV ui V5V 時(shí)，Vz截止,U0= Uj。由此畫(huà)出的U0波形如答圖1.10所示。1.1穩(wěn)壓管電路如題圖1.11所示。(1 )設(shè)Ui =20(1-10%)V ,穩(wěn)壓管Dz的穩(wěn)定電壓Uz =10V，允許最大穩(wěn)定電流1 Z max =30mA , I z min =5mA，RLmin =800 I , Rl max=。試選擇限流電阻R的值。(2)穩(wěn)壓管的參數(shù)如(1)中所示，只=100門(mén),Rl =25 1，試求Ui允許的變化范圍。(3)穩(wěn)壓管的參數(shù)如(1)中所示，當(dāng)Uz=10V時(shí)，其工作電流I z =

11、20mA , rz=12“ ,如U i =20V不變，試求Rl從無(wú)窮大到1k時(shí)，輸出電壓變化的值.Uo為多少?+U。解：(1)因?yàn)镽minUimaxUz(22-10)V = 400門(mén)30mA1 Z min 1 Lmin式中，因Rl max > :所以 1 L min =0， U i max = 20 ' 200.1 = 22 VRmax(18 10)V =457。1 Zm min 1 Lmax ( 5125 )mA式中 I10L max800=12.5mA, Uimin =(20-20 0.1) V=18V選擇R應(yīng)滿(mǎn)足：400門(mén)<R<457門(mén)當(dāng) Rl = 250 1 時(shí)，Il 二 10250=40 mA。當(dāng)1 z達(dá)到最大時(shí)，U i max = ( 1 Z maxIl )R UZ =(30 40) 0.110 = 17(V)當(dāng) I Z 為 I Z min 時(shí)，U i m