哈工大模电第二章习题册答案
【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U F 和反向饱和电流I S 。
5. 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（U Z ），工作电流（I Emin ），最大管耗（P Zmax ）和动态电阻（r Z ）
6. 增大;
【2-2】电路如图2.10.4所示，其中u i =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 R
+k 5ΩV 6i
u VD
+-
D u D
i a)
(
图2.10.4 题2-5电路图
1．静态分析 静态，是指u i =0，这时u i 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U D =
则
D D 6V (60.6)V
1.08mA 5k
U I R --=
==Ω 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
围内，故可用动态电阻r d 等效，且D d D
1i
r u ?=?，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。
二极管伏安特性方程： )1e (T
D
/S D -=U u I i (1.4.1)
由于二极管两端电压U D
U T =26 mV ，故式1.4.1可简化为：
T
D
/S D
e U u I i ≈ T
D D D d
d d 1U I u i r ≈=
Ω==≈
07.24 1.08mA
26mV
D T d I U r 所以
d i d d d 0.02sin (V)0.83sin (mA)24.07()
u u t i t r r ωω=
==≈Ω 3．交流和直流相叠加
)(mA sin 83.008.1d D D t i I i ω+=+= )(V sin 02.06.0d D D t u U u ω+=+=
4．u D 和i D 波形如图1.4.2(c)、(d)所示。
R
k 5Ω
D
+
-
D
I V
6-
++-
R
k 5Ω
d
u +-
d i R i d r i u 1D
U (a)
(b)
(c)
mA
/D i t
ωD I 08
.d
i 83
.00
V
/D u t
ωD U 6
.002
.0d
u (d)
图1.4.2 例 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U D =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
I U D
+R
V CC
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U D =660mV ，50℃时二极管的正向电压降 U D =660-（230）=600 mV
因为二极管的正向电压降U D 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U D 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U Y 及各元件中通过的电流。（1）U A =10V ，U B =0V ；（2）U A =6V ，U B =5V ；（3）U A =U B =5V 。设二极管为理想二极管。
U Y
1k 1k VD VD B
R
9k I R
U A U B
DA
I DB
ΩΩΩ
图2.10.7 题2-8电路图
解：
（1）A VD 导通，B VD 截止 DB DA R 10V
0,1mA (19)(k )
I I I ====+Ω
Y R 9V U I R =?=
（2）A VD 导通，B VD 截止 DB DA R 6V
0,0.6mA 10k I I I ===
=Ω
Y R 5.4V U I R =?=
（3）A VD B VD 均导通
R 5V
0.53mA 9.5k I =
≈Ω R DA DB 0.26mA 2
I I I =≈=
Y R 4.74V U I R =?=
【2-5】在图2.10.3电路中，U 1和U 2分别为大小合适的电源，U 1>0、U 2<0。二极管D 1和D 2的正向导通电压为U D ，耐压为无穷大，且12D U U U ->。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。
u i
u o
图2.10.3 题2-4电路图
[解] 当输入电压很低时，i A u U <，D 1二极管反向截止，此过程中D 2二极管正向导通，计算可得：
12D
R1R212
U U U i i R R --==+
此时输出电压为 12D
o 1112
U U U u U R R R --=-
+，定义此电压为U th 。
12D 12D
A 11D 221212
U U U U U U u U R U U R R R R R ----=--=+++
当1i th U u U >>时，二极管D 1和D 2均为导通状态，此时o i u u =，输出电压跟随输入电压变化。D -A i u u U =；当i 1u U ≥时，二极管D 1导通，D 2截止，输出电压o 1u U =，D -A i u u U =。
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。
i
图1.4.8 例解图
【2-6】设硅稳压管VD z1和VD z2的稳定电压分别为5V 和10V ，正向压降均为。求2.10.9各电路的输出电压U O 。
VD Z1VD Z225V
U O
1k Ω
( )
b VD Z1VD Z2
25V
U O
1k Ω( )
c ( )
d ( )a VD Z1
VD Z2
25V
U O
1k Ω
VD Z1
VD Z2
25V
U O 1k Ω
图2.10.9 题2-10电路图
解：
图(a)15V; 图(b); 图(c)5V; 图(d).
【2-7】有两个稳压管VD Z1和VD Z2，其稳定电压值分别为和，正向压降都是。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。
D Z1
D Z2
U O
1k Ω
U I
图1-5