二极管及其应用电路

INFO

6. 二极管及其应用电路（建议4学时）

6.1 二极管基础

6.1.1 二极管结构及其伏安特性

6.1.2 二极管等效电路模型（包括简化、恒压降和小信号模型）

6.1.3 齐纳二极管及其应用（伏安特性、主要参数及其应用电路）

6.2 二极管应用电路

6.2.1 整流电路（包括半波、全波和桥式）

6.2.2 限幅和钳位电路

6.2.3 电压倍增器

6.2.4 逻辑门（或门、与门）

TIP

指数模型（根据电压求电流）：
指数模型（根据电流求电压）：
- 由此可推论：10倍电流变化对应60mV电压差
小信号模型：二极管的小信号模型为电阻，其电导为（写成电导形式是为了与后续三极管的小信号模型对应）
二极管电路分析的假设验证方法
- 假设二极管的状态为 on，则电压为 0 或，验证电流，电流只能从正流向负；
- 假设二极管的状态为 off，则电流为 0，验证电压，电压只能是负端高于正端。

习题及参考解答

知识点1：二极管的结构与工作原理

1、[optional] 在常温下，杂质半导体中多数载流子主要由 ________ 而产生，而少数载流子由 ________ 产生。

杂质 (掺杂) 电离本征激发。

2、[optional] PN结加正向电压时，内电场方向与外加电场方向 ________ ，PN结宽度变 ________ 。

相反窄

3、[optional] 半导体PN结有单向导电的特性表现为：PN结加 ________ 电压时导通，而加 ________ 电压时截止；构成稳压二极管时，要获得稳压作用，该PN结应该 ________ 偏置。

正向反向反向

4、二极管的正向电压变化 ________ 时，电流约变化 10 倍。

A. 20 mV B. 40 mV C. 60 mV D. 80 mV

C。，由二极管指数模型（根据电流求电压）推导可得

5、当稳压管在正常稳压工作时，其工作状态（两端施加的外部电压的特点）为 ________ 。

A. 反向偏置但不击穿 B. 正向偏置但不击穿

C. 反向偏置且被击穿 D. 正向偏置且被击穿

C。击穿，但非破坏性击穿。

6、稳压二极管处在稳压工作状态是工作在 ________ 。

A. 导通状态 B. 截止状态 C. 反向击穿状态 D. 任意状态

C。同上

7、所谓理想二极管，就是当其正偏时，其电阻为 ________ ；当其反偏时，其电阻为 ________ 。

0 无穷。正向导通，反向截止。

8、稳压二极管稳压和发光二极管发光时，它们分别工作在 ________ 。

A. 正向导通区、反向截止区 B. 反向截止区、正向导通区

C. 正向导通区、反向击穿区 D. 反向击穿区、正向导通区

D。稳压二极管根据定义工作于反向击穿区，发光二极管有较大电流，因此工作于正向导通区。

9、[optional] PN 结加反向电压时，内电场方向与外加电场方向 ________ （相同/相反），PN 结变 ________ （宽/窄）。

相同宽

10、若温度不变，二极管加正向电压时，其动态电阻随工作电流的增大而 ________ 。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 按对数规律变化

B。,

知识点2：二极管应用电路的分析计算

1、下图所示电路中稳压管的稳定电压，最小稳定电流，最大稳定电流。

（1）分别计算分别为 10 V、15 V 和 35 V 三种情况下输出电压的值；

（2）若时负载开路，则会出现什么现象？为什么？

(1) 只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V。
所以当时，；
当时，；
当时，；。
(2) 当负载开路时，，稳压管将被烧毁。

2、二极管整流电路主要有 ________ 整流、 ________ 整流和 ________ 整流三种类型。

半波全波桥式

3、在下图所示的串联型线性稳压电路中，若要求输出电压为 18 V，调整管压降为 6 V，采用桥式整流电容滤波，则电源变压器副边电压的有效值应选为 ________ 。

A. 6 V B. 18 V C. 20 V D. 24 V

C。【电源部分不作考试要求】【根据经验，一般选择合适RC值（3-5倍的半周期），使得滤波后的直流分量约为，其中为变压器次级电压的有效值，忽略整流二极管的压降】；此题中，滤波后直流分量为24 V，所以变压器次级的有效值为20 V。

4、如下图所示的整流滤波电路，已知变压器副边电压有效值为 10 V，电容足够大。正常工作时，输出电压平均值 __________ ；负载电阻开路时， __________ ；电容开路时， __________ ；二极管开路时， __________ 。

12 V 14 V 9 V 6 V。【电源部分不作考试要求】，分析见上题。

5、如右图所示电路，已知，二极管导通电压，输出电压的最大值为 ________ ，最小值为 ________ 。

+1V - 1V。两个二极管均没有机会导通。

6、如下图所示电路，假设二极管和 3 V 齐纳二极管导通时的压降为 0 V，求时输出电压、输入电流与输入电压的关系。

当时，二极管和齐纳二极管均正向导通，则

当时，齐纳二极管截止，则

当时，二极管截止，齐纳二极管工作在反向击穿区，则输出电压为

输入电流为

7、关于稳压器，以下哪个说法是正确的 ________ 。

A. 在电源电压波动时，可以提供恒定的输出电压；

B. 在负载变化时，可以提供恒定的输出电压；

C. 可以与整流器、滤波器配合工作；

D. 以上说法都对。

D。根据稳压器的定义和实际电路实现，ABC均对

8、右图所示电路中，若流经二极管电流为 1 mA，其两端的电压降约为 0.7 V，现假设电阻 R = 10 kΩ，那么流经该电阻的 = ________ mA；若 10 V 供电电压上附加有 50 Hz、峰值 1 V 的干扰电压信号，那么该干扰信号在输出端表现为频率 50 Hz、电压峰值 ________ mV 的交变信号。（ ≈ 25 mV ）