电子技术基础模拟部分 第五版 第三章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第三章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 3二极管及其基本电路 3.2PN结的形成及特性 3.2.1在室温(300K)情况下,若二极管的反向饱和电流为1nA,问它的正 向电流为0.5mA时应加多大的电压?设二极管的指数模型为i=l5(e"-1),其 中n=1,Vr=26mV 解:将已知参数代入二极管指数模型讠=ls(e"r-1)得 0.5×10-3A=1×10°A( .026V Un≈0.34V 3.4二极管的基本电路及其分析方法 3.4.1电路如图题34:1所示,电源 2 sin ot(v),试分别使用二极管理想模型和恒压 L 降模型(VD=0.7V)分析,绘出负载RL两端的 RLIIUL 电压波形,并标出幅值。 解:当二极管为理想模型时,无正向导通 压降,υ,>0时,D导通,v=n;"<0时,D 图题3.4.1 截止,v1=0。故t1波形如图解3.4.1a所示。 当二极管为恒压降模型,且正向导通压降为0.7V,U,>0.7V时,D导通 U 2 八 UI/V 3兀 4πat 3兀 4π 图解3.4.1
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湖南人文科技学院田汉平 U1=υ,-0.7V;υ,<0.7ⅴ时,D截止,v1=0。故n1波形如图解3.4.1b所示。 3.4.2电路如图题3.4.2所示,电源U,为正弦波电压,试绘出负载R 两端的电压波形,设二极管是理想的。 3 图题3.4.2 图解3.4.2 解:由于二极管是理想的,所以无正向导通压降。根据二极管的单向导电 性,”,>0时,D2、D4导通,1=D,;n,<0时,D1、D3导通 故 波形如图解3.4.2所示 3.4.3电路如图题3.4.3所示。(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的 和t=V=?(Vb=0.7V);(2)在室温(300K)情况下,利用二极管的小 信号模型求v的变化范围。 +VD0(10±1)V R1kQ △ IkQ D2 图题3.4.3 图解3.4.3 解:(1)由图可知,二极管始终处于导通状态,利用恒压降模型可得 流过二极管的电流l= D-2b(10-2×0.7)V R 86×10-3A=8.6mA 1×103g vo=2vb=2×0.7V=1.4V (2)图题3.4.3的小信号模型等效电路如图解3.4.3所示,温度T=300K V 26 mv In 8.6mA
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湖南人文科技学院田汉平 当 r时,则 2×3.029 △o=△DR+2r=±1V ≈±6mV (1000+2×3.02)9 Uo的变化范围为(Vo+△o)~(Vo-△vo),即1.406V~1.394V。 3.4.4在图题3.4.3的基础上,输出端外接一负载R1=1kΩ时,问输出 电压的变化范围是多少? 解:外接R廴后,图题3.4.3的恒压降等效电路及小信号模型等效电路分 别如图解3.4.4a和b所示。由图解3.4.4a求得 2×0.7V lL A R lD=ln-1.(10-2x0.7)N1.4mA=7.2mA R Vo=2×0.7=1.4Ⅴ D7.2 2 ≈3.69 由图解3.4.4b求得 △vo=4n、2ra‖R1 ±7mⅤ R+2r‖!R1 Uo的变化范围为 (V+△υo)~(Vo-Δo),即1.407V~1.393V RIkA △vD R R (10±1)V 1 kQ 1k9 2×0.7V 图解3.4.4 3.4.5二极管电路如图题3.4.5所示,试判断图中的二极管是导通还是 截止,并求出AO两端电压V。设二极管是理想的。 解:图a:将D断开,以0点为电位参考点,D的阳极电位为-6V,阴 极电位为-12V,故D处于正向偏置而导通,VAo=-6V。 图b:将D断开,以0点为电位参考点,D的阳极电位为-15V,阴极电 位为-12V,D被反向偏置而截止,回路中无电流,电阻上无压降,VA0= 12V
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湖南人文科技学院田汉平 D 计 [3kQ 3 ks 6V 15V 12V 12V A +12V 12v (d) 图题3.4.5 图c:将D1和D2均断开,以0点为电位参考点,D1的阳极电位为0V 阴极电位为-12V;D2的阳极电位为-15V,阴极电位为-12V,故D1导 通,D2截止,D1导通后使A点的电位为0V,VAo=0V 图d:将D1和D2均断开,以0点为电位参考点,D1的阳极电位为12V, 阴极电位为0V;D2的阳极电位为12V,阴极电位为-6V,即D1和D2都为 正向偏置。但是D2一旦导通,D1的阳极电位将变为-6V,D1便不能再导 通。所以此电路D,截止,D2导通,V=-6V。 34.6试判断图题3.4.6中二极管是导通还是截止,为什么? 解:图a:将D断开,以“”(地)为电位参考点,这时有 10k9 V=(140+10)k2×15V=1V 2 kn (18+2)k9 x10 V 5 kn (25+5)k92 15V=3.5V D被反偏而截止 图b:将D断开,以“”为参考点,有 10k9 (140+10)k×15V=1V 2 kn (-10V) 5 kn (18+2)kΩ (25+5)k2x15V=1.5V D被反偏而截止
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