第1章__半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路

自测题

1.1 判断下列说法是否正确，用“√”和“⨯”表示判断结果填入空内

1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（⨯）

2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√）

3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（⨯）

4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√）

5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√）

1.2 选择填空

1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。

A．自由电子B．空穴

2. N型半导体C；P型半导体C。

A．带正电B．带负电C．呈电中性

3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。

A．温度B．掺杂浓度C．掺杂工艺D．晶体缺陷

4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。

A．从P区到N区B．从N区到P区

5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。

A．大于B．小于C．等于

6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN 结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。

A．大于B．小于C．等于

D．变宽E．变窄F．不变

7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。

A．大B．小

8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。

A．增大B．减小C．基本不变

9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。

A．正向导通B．反向截止C．反向击穿1.3 有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2μA、0.5μA、5μA；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好？

【解1.3】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。

题习题1

1.1 试求图P1.1所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

5V

VD

+

-3k Ω

U O

VD

7V

5V +

-3k Ω

U O

5V

1V

VD +-3k ΩU O

（a ） （b ） （c ）

10V

5V

VD

3k Ω+

.

_O U 2k Ω6V

9V

VD VD +

-

12

3k Ω

U O

VD VD 5V

7V

+

-

12

3k Ω

U O

（d ） （e ） （f ）

图P 1.4

【解 1.1】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。方法是先假设二极管断开，求出二极管阳极和阴极电位，

电路中只有一个二极管：若阳极电位高于阴极电位（或二极管两端电压大于其导通电压U on ），二极管正偏导通，导通时压降为0（对于理想二极管）或U on （对于恒压源模型的二极管）；若阳极电位低于阴极电位（或二极管两端电压小于其导通电压U on ），二极管反偏截止，流过二极管的电流为零。

如果电路中有两个二极管：若一个正偏，一个反偏，则正偏的导通，反偏的截止；若两个都反偏，则都截止；若两个都正偏，正偏电压大的优先导通，进而再判断另一只二极管的工作状态。

图(a)二极管VD 导通，U O =5V 图(b) 二极管VD 导通，U O = -7V 图© 二极管VD 截止，U O = -1V

图(d) 二极管VD 1导通，VD 2截止，U O =0V 图(e) 二极管VD 1截止，VD 2导通，U O = -9V 图(f) 二极管VD 导通，U O =0V

1.2 在图P1.2所示电路图中，试求下列几种情况下输出端Y 点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =3V ，U B =0V 。设二极管的导通电压U on =0.7V 。 【解1.2】：（1）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U on =0.7V 。流过二极管VD 1和VD 2的电流：

m A 65.4k Ω

1V

7.0V 1021VD2VD1=-=

=I I

（2）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，但VD 2承受的正向电压大，VD 2优先导

通。所以输出端Y 点电位：U Y =U on =0.7V 。将VD 1钳制在截止状态。流过二极管VD 1的电流0VD1=I ，流过二极管VD 2的电流m A 3.9k Ω

1V

7.0V 10VD2=-=

I

1k Ω

Y

A

B

VD VD 1

2

10V 1k Ω

Y

A

B

VD VD 1

2

图P1.2 图P1.3

1.3 分析图P1.3所示电路中各二极管的工作状态，试求下列几种情况下输出端Y

点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =5V ，U B =0V ；⑶U A =U B =5V 。二极管的导通电压U on =0.7V 。 【解1.3】：（1）二极管VD 1和VD 2均处于零偏状态，所以都截止。输出端Y 点电位：U Y =0。流过二极管VD 1和VD 2的电流0VD2VD1==I I 。

（2）二极管VD 1正偏导通，所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on =5V-0.7V=4.3V 。将VD 2钳制在截止状态。流过二极管VD 1流过二极管VD 1和VD 2的电流m A 3.4k Ω

1V

3.4VD1==I ,流过二极管VD 2的电流0VD2=I 。

（3）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on =5V-0.7V=4.3V 。流过二极管VD 1和VD 2的电流

m A 15.2k Ω

1V

3.421VD2VD1==

=I I 。 1.4 在图P1.4所示电路中，已知输入电压u i =5sin ωt （V ），设二极管的导通电压U on =0.7V 。分别画出它们的输出电压波形和传输特性曲线u o =f （u i ）。

3k Ω

VD VD 1

2

++-

-

u u i o 3k Ω

VD +

+-

-

u u i o 3k Ω

VD

++-

-

u u i o +

+

+

-

-

-

-

U VD

U VD

+

U VD1

U VD2

（a ） （b ） （c ）

图P 1.4

【解1.4】：在（a ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD =u i 。当U VD ≥U on ，即u i ≥0.7V 时，二极管导通，输出电压u o =u i -0.7V ；当U VD

在（b ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD =u i 。当U VD ≥U on ，即u i ≥0.7V 时，二极管导通，输出电压u o = 0.7V ；当U VD

在（c ）图所示电路中，当u i ≥0.7V 时，二极管VD 1导通，输出电压u o =0.7V ；当u i ≤-0.7V 时，二极管VD 2导通，输出电压u o =-0.7V ；当-0.7V