(完整版)哈工大模电习题册答案

【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 =0.6V

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==≈

07.241.08mA

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。

D

I d

u 1U (a)

(b)

(c)

i t

I .t

U .0

(d)

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？

U D

+

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-（2⨯30）=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

VD U A U B

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 。

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；当i 1u U ≥时，二极管D 1导通，D 2截止，输出电压o 1u 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。