第1章__半导体二极管及其应用习题解答

导通，输出电压uo=?5V；当?5V?ui?3V时，VD2、VD1都截止，输出电压uo=ui。输出电压的波形如图解P1.5（c）1所示，传输特性如图解P1.5（c）2所示

ui/V1050t3?0.7tui/V10ui/V1030?5tuo/Vuo/Vuo/V1050t3030?5tt

图解P1.5（a）1 图解1.5P（b）1 图解P1.5（c）1

uo/Vuo/Vuo/V105?100510ui/V3010ui/V?10?5303?510ui/V

图解1.5（a）2 图解1.5（b）2 图解1.5（c）2

1.6 图P1.4所示为一限幅电路，输入电压ui=10sin?t（V），试画出输出电压的波形和传输特性曲线。设VD1、VD2的性能均理想。

VD1+ui_10kΩR12V20kΩR28V_ _VD2 +uo+uii110kΩR12Vi220kΩR28V_ +uoiD1VD1iD2VD2

图P1.6 图解P1.6 (a)

【解1.6】：设流过VD1、VD2、R1、R2的电流分别为iD1、iD2、i1、i2，参考方向如图解1.6P(a)所示。当VD1、VD2均导通时

iD2?i2?8?ui8?ui?R220，iD1??(i1?iD2)??(8?ui2?ui3u?12?)?i，由此可得，VD1R2R120导通的

条件是：ui?4V；VD2导通的条件是：ui?8V。故ui?8V时，VD1导通，VD2截止，输出电

压uo=8V；

4V?ui?8V时，VD1、VD2都导通，输出电压uo=ui；

ui?4V时，VD1截止，VD2导通，输出电压uo?8?2?10?2?4V。 20?10输出电压的波形如图解P1.6((b）所示，传输特性如图解P1.6(c)所示。

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ui/V10840tuo/Vuo840t?108ui/V04810

图解P1.6(b) 图解P1.6(c)

1.7 电路如图P1.7所示。输入电压ui=10sin?t（mV），二极管的导通电压Uon=0.7V，电容C对交流信号的容抗可忽略不计。试计算输出电压的交流分量。

【解1.7】：只有直流电压作用时，电容C开路，流过二极管的电流为

IDQ?10?0.7mA?1.8mA， 5.126(mV)26?Ω?14.4Ω

IDQ(mA)1.8由此可估算出二极管VD的动态电阻为：rd?在进行交流分析时，令直流电压和电容短路，二极管用交流等效电阻rd代替，此时，电路可等效为图解P1.7。由图可求得输出电压的交流分量为

uo?ui?C+ui10V_25Ω R1VD5.1kΩR2+uo_ +ui_R1rd5.1kΩR2+uo_ rdR2rRr/(R1?d2)?ui?d?3.65sin?t（mV） rd?R2rd?R2R1?rd25Ω

图P1.7 图解P1.7

1.8 有两个硅稳压管，VDZ1、VDZ2的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为

0.7V，稳定电流是5mA。求图P1.8各个电路的输出电压UO。

2kΩ +VDz120VVDz2? UO20VVDz2? VDz1UO20VVDz2+VDz1UO? 2kΩ +2kΩ

（a） （b） （c）

2kΩ +VDz120VVDz2UO? 20VVDz1VDz2UO? 20V+VDz1VDz2UO? 2kΩ +2kΩ

（d） （e） （f）

图P1.8

【解1.6】：图a UO=6V+8V=14V；图b UO=6V+0.7V=6.7V；图c

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UO=0.7V+0.7V=1.4V；图d UO=0.7V；图e UO=0.7V；图f UO=6V。

1.9 已知稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大功耗PZM=150mW。

试求图P1.9所示电路中限流电阻R的取值范围。

PZM150I??【解1.9】：由题可知稳压管的最大稳定电流ZmaxmA=25mA

UZ6U?UZ15V?6V?流过稳压管的电流IZ应满足：IZmin?IZ?IZmax，又因为：IZ?I，

RR由此可得限流电阻R的取值范围：0.36k??R?1.8k?

1.10 图P1.10所示稳压管稳压电路中，稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大功耗PZM=125mW。限流电阻R=1k?，负载电阻RL=500?。 ⑴ 分别计算输入电压UI为12V、35V三种情况下输出电压Uo的值。 ⑵ 若输入电压UI=35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？

R+UI_VDZRL+UO_

图P1.10

【解1.10】：⑴ 根据题意可知流过稳压管的最大稳定电流

P125IZmax?ZM?mA?20.83mA

UZ6当UI＝12V时，UIRL0.5?12?V?4V?UZ，稳压管未击穿。故R?RL1?0.5UO?RL?UI?4V

R?RL当UI＝35V时，UI的电流为

IZ?RL0.5?35?V?11.67V?UZ，稳压管反向击穿，流过稳压管R?RL1?0.5UI?UZUO35?66????17mA RRL10.5因为IZmin?IZ?IZmax，所以稳压管能稳压，输出电压UO=UZ=6V

⑵ 当UI=35V，负载开路时，流过稳压管的电流IZ?(UI?UZ)R?29mA＞IZM＝20.83mA，稳压管将因功耗过大而损坏。

1.11 图1.11所示的稳压管稳压电路中，如果稳压管选用2DW7B，已知其稳定电压UZ=6V，最大稳定电流IZmax=30mA，最小稳定电流IZmin=10mA，限流电阻R=200?。

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⑴ 假设负载电流IL=15mA，则允许输入电压的变化范围为多大？才能保证稳压电路正常工作？

⑵ 假设给定输入直流电压UI=13V，则允许负载电流IL的变化范围为多大？

⑶ 如果负载电流也在一定范围变化，设IL=10~15mA，此时输入直流电压UI的最大允许变化范围为多大？

【解1.11】：解：⑴ 要保证电路正常工作，流过稳压管的电流IZ?UI?UZ?IL应满足：RIZmin?IZ?IZmax，即10mA?UI?6?15?30mA，得允许输入电压的变化范围为

0.211V?UI?15V。

⑵ 同理，电路应满足10mA?5mA?IL?25mA。

13?6?IL?30mA，得允许负载电流的变化范围0.2⑶ 当负载电流最小(为ILmin=10mA )，输入电压最大时，流过稳压管的电流最大，应满足

UImax?UZ?ILmin?IZmax

R得允许输入电压的最大值为：UImax?14V

当负载电流最大(为ILmax=15mA )，输入电压最小时，流过稳压管的电流最小，应满足

UImin?UZ?ILmax?IZmin R得允许输入电压的最小值为：UImin?11V

所以负载电流在10~15mA范围内变化时，输入直流电压Ui的最大允许变化范围为

11V?Ui?14V

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