《模拟电子技术基础》胡宴如_课后答案

时间:2025-07-13

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第1章 半导体二极管及其电路分析

`

1.1 某二极管在室温(300K)下的反向饱和电流为0.1pA,试分析二极管外加电压在0.5V~0.7V之间变化时,二极管电流的变化范围。 解:由于 iD=IS(e

uDUT

1)

由题意知IS=0.1pA,室温下UT≈26mV,故当UD=0.5V时,得

iD=0.1×10

当UD=0.7V时,得

-12

×(e

50026

1)A≈22.5μA

iD=0.1×10

12

×(e

70026

1)A≈49.3mA

因此UD在0.5~0.7V之间变化时,iD在22.5μA~49.3mA之间变化。

1.2 二极管电路如图P1.2所示,二极管的导通电压UD(on) =0.7V,试分别求出R为1kΩ、4kΩ时,电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO。 (1)R=1kΩ 解:

假设二极管断开,可求得输出电压

'UO=

9×1

V= 4.5V 1+1

可见,电路中二极管的阳极电位高于阴极电位1.5V,所以,二极管处于导通状态,故

UO=( 3 0.7)V= 3.7V

3.7 ( 9)

I2=mA=5.3mA

1

I1=IO+I2=( 3.7+5.3)mA=1.6mA

(2)R=4kΩ

假设二极管断开,可求得输出电压

'UO=

IO=UO/RL=( 3.7/1)mA= 3.7mA

9×1

V= 1.8V 4+1

可见,电路中二极管阳极电位低于阴极电位,二极管处于截止状态,所以

1

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I1=0

'

UO=UO= 1.8V

IO=UO/RL=( 1.8/1)mA= 1.8mAI2= Io=1.8mA

1.3 图P1.3所示各电路中,设二极管具有理想特性,试判断各二极管是导通还是截止,并求出AO两端电压UAO。

解:图(a)中,断开二极管V1、V2时,可得V1、V2正极电位均为10V,而V1、V2的负极电位分别为0V和-6V,因此V2的正偏电压大于V1的,V2优先导通,使UAO=-6V。这样就迫使V1反偏截止。

图(b)中,断开管V1、V2时,V1、V2负极电位均为10V,而正极电位分别为0V、-6V,因此V1、V2均反偏截止,UAO=10V

图(c)中,断开管V1、V2,则V1、V2负极电位为-10V,正极电位分别为0V、-6V,故V1优先导通,使UAO=0,迫使V2反偏截止。

图(d)中,断开管V1、V2,则V1、V2负极电位为-5V,正极电位分别为0V、+5V,设V2优先导通,则

2

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UA=5V

3

×[5V ( 5V)]= 1V 3+2

这样V1的负极电位为-1V,正极电位为0V,V1也正偏导通。V1导通后使UAO=UA=0,此时V2仍正偏导通。

1.4 二极管电路如图P1.4所示,二极管导通电压UD(on)=0.7V, UI=6V试求电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO。

解:由图可见,图中三个二极管均加正向电压而导通,所以

UO=3UD(on)=3×

0.7V=2.1V

IO=UO/RL=2.1V/1kΩ=2.1mA 故

I1=(6-2.1)V/560Ω=7mA I2= I1-IO=7mA-2.1mA=4.9mA 1.5 图P1.4所示电路中,当UI=±1V时,试分析UO的变化范围。

解:当UI在6V上有±1V的波动时,可视为与6V恒压源串接了一个变化范围为±1V的信号源,图P1.4的小信号等效电路如图解P1.5所示。图中△UI=±1V,二极管动态电阻为

rd=

UT

ID

由题1.4已求得UI=6V时,ID=4.9mA,故rd=

26mV

≈5.31Ω

4.9mA

由图解P1.5得 ΔUO=由于3rd≈15.9Ω<< RL=1kΩ,故

RL//3rd

ΔUI

R+RL//3rd

ΔUO≈

15.9

×(±1V)≈±27.6mV

560+15.9

由题1.4 已求得UO=2.1V,故当UI=6±1V时,UO的变化范围为2.1V±27.6mV。

3

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设二极管具有1.6 二极管电路如图P1.6所示,理想特性, ui=5sinωt(V),试画出uo波形。 解:(a)图P1.6(a)中,在ui正半周,理想二极在ui负半周,理想二极管截止,uo=0,管导通,uo=ui; 故可对应输入波形画出uo波形如图解P1.6(a)所示。

i

通,uo=0

,在ui负半周,二极管截止,uo=ui,故得uo波形如图解P1.6(b)所示。

1.7 在图P1.7所示电路中,设ui=10sinωt(V),且二极管具有理想特性,当开关S闭合和断开时,试对应输入波形画出uo波形。

oiωt(V);S合上时,在ui正半周,二极管截止,uo= 5sinωt(V);在ui负半周,二极管导通,uo=0V。

故可画出输出电压波形如图解P1.7所示。

1.8 图P1.8所示电路中,设ui=1.5sinωt(V),二极管具有理想特性,试分别画出开关S处于A、B、C时,输出电压uo的波形。

解:当S处于A时,理想二极管V导通,uo=(3+1.5sinωt)V。

4

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当S处于B时,V截止,uo=0。 当S处于C时,在ui正半周,V导通。 uo=1.5sinωt(V);在ui负半周,V截止,uo=0。故得上述3种情况下uo波形如图解P1.8所示。

1.9 图P1.9所示电路中, V1,V2为硅二极管,V3为锗二极管,试画出各电路的电压传输特性,并画出各电路在相应输入电压作用下的输出电压波形。

解:(a) 由图(a)可知,当-3V<ui<3V时,V1、V2均截止,uo= ui;当ui >3V时,V1导通,V2截止,uo=3V,当u2<-3V时,V1截止,V2导通,uo=-3V。故可画出图(a)电路的电压传输特性和uo波形分别如图解P1.9(a)所示。

uo=3V;V3导通,uo=(UI+0.2)V。(b)可知,当UI>2.8V时,V3截止,当UI<2.8V时,(b) 由图

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故得电压传输特性和uo波形如图解P1.9因此当UI=5V时,uo=3V;当UI=0V时,uo=0.2V。(b)所示。

1.10 二极管电路及二极管伏安特性曲线如图P1.10所示,R分别2kΩ、500Ω,用图解法求ID、UD。

(1)R=2k

解:

二极管的直流负载方程为

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