第一章 晶体二极管及其应用-电子技术基础与技能 辅导与练习（第二版）

书 第一章　晶体二极管及其应用 学习目标 （１）了解Ｐ型半导体、Ｎ型半导体和ＰＮ结的形成； （２）掌握半导体二极管的单向导电性和主要参数； （３）掌握半导体二极管的死区电压和导通电压； （４）理解半导体二极管的伏安特性曲线； （５）掌握单相半波整流、桥式整流、电容滤波、电感滤波的电路结构和输出电压计算 方法； （６）理解单相半波整流、桥式整流、电容滤波、电感滤波的工作原理； （７）理解稳压二极管电路的工作原理； （８）会使用万用表检测二极管的极性和好坏； （９）能够安装整流滤波电路并检测相关参数。 知识要点 一、晶体二极管的结构、特性和主要参数 ①半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体具备热敏、光敏和掺杂３大特 性，常用半导体材料是硅和锗。 ②Ｐ型半导体是在纯净的半导体中掺入微量的三价元素硼而形成，主要靠空穴导电； Ｎ型半导体是在纯净的半导体中掺入微量的五价元素磷而形成，主要靠电子导电。 在一块半导体晶片的两边分别加工形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体，则在其交界面处 将形成一个特殊的区域，这就是ＰＮ结。 当ＰＮ结的Ｐ区接电源正极，Ｎ区接电源负极时，称为 ＰＮ结正向偏置，此时 ＰＮ结导 通；当ＰＮ结的Ｐ区接电源负极，Ｎ区接电源正极时，称为 ＰＮ结反向偏置，此时 ＰＮ结截 止。这就是ＰＮ结的单向导电性。 ③二极管的核心是一个 ＰＮ结，其主要特性是单向导电性。二极管的伏安特性可以 详细地描绘二极管的导电特性，二极管正偏时的特性称为正向特性，可分为死区和正向导 通区；二极管反偏时的特性称为反向特性，可分为反向截止区和反向击穿区。图１１为二 １ 图１１ 极管的伏安特性曲线。 ④二极管主要参数是最大整流电流和最高反向 工作电压。这两个参数是极限参数，在选用时，实际 值一定不能超过二极管的标称值；否则，二极管容易 被损坏。 二、特殊二极管 ①稳压二极管主要用在小功率电路中稳定电 压，工作在反向击穿区。 ②发光二极管将电信号转为光信号，小功率发光极管主要用于指示，大功率发光二极 管主要用于照明，工作在正向导通区。 ③光电二极管用于将光信号转变为电信号输出，正常工作时处于反向工作状态，没有 光照射时反向电流很小，有光照射时就形成较大的光电流。 三、万用表检测二极管 ①普通二极管的正负极可以用指针万用表的电阻挡Ｒ×１ｋ或Ｒ×１００进行判断，正常 的二极管两次测量的阻值应该是一次无穷大，一次约为几千或几百欧。以阻值较小一次 为准，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。 ②检测光电二极管的极性时，首先需要用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收 窗口，然后按照检测普通二极管的步骤进行。 ③用数字万用表的二极管挡检测二极管，此时数字万用表显示的是二极管的导通电 压降。 四、二极管整流滤波电路 ①将交流变为脉动直流的过程称为整流，即将交流电正负半周的电流调整改变到一 个方向。利用二极管的单向导电性可以构成整流电路，其中最基本的是半波整流电路，应 用最广泛是桥式整流电路。常用整流电路特性比较见表１１。 表１１　常用整流电路特性比较 比较项目 电路名称 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 电路结构 ２ 续表 比较项目 电路名称 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 整流输出波形 输出电压Ｕｏ ０．４５Ｕ２ ０．９Ｕ２ 输出电流Ｉｏ ０．４５Ｕ２／ＲＬ ０．９Ｕ２／ＲＬ 整流二极管 参数选择 ＩＯＭ≥Ｉｏ ＵＲＭ≥１．４１４Ｕ２ ＩＯＭ≥０．５Ｉｏ ＵＲＭ≥１．４１４Ｕ２ 优缺点 电路简单，输出电压波动大，整流效率低 电路复杂，输出电压波动小，整流效率高 适用范围 输出电流不大，对直流稳定度要求不高的 场合 输出电流大，对直流稳定度要求高的场合 ②整流桥堆是由二极管构成的，其外形有多种，使用时要注意区分其引脚功能。 ③滤波的结果是将单向脉动电流变成平滑的电流。它主要是利用储能元件，在二极 管导通时储能，在二极管截止通时释放能量，以保证负载得到的电流平滑。 常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波、复式滤波电路。电容滤波是在负载两端并联 一只大容量的电解电容，主要应用于负载较轻且负载变化较小的场合。电感滤波是在负 载回路中串入一只大电感，主要应用于负载较重且负载变化较大的场合。要想取得更好 的滤波效果，则应选复式滤波电路。常用滤波电路特性比较见表１２。 表１２　常用滤波电路特性比较 比较项目 滤波电路 电容滤波 电感滤波 ＲＣπ滤波 ＬＣπ滤波 电路结构 负载 电压 半波 较高　Ｕｏ＝Ｕ２ 低　Ｕｏ＝０．４５Ｕ２ 较高　Ｕｏ＝Ｕ２ 较高　Ｕｏ＝Ｕ２ 桥式 高　Ｕｏ＝１．２Ｕ２ 较高　Ｕｏ＝０．９Ｕ２ 高　Ｕｏ＝１．２Ｕ２ 高　Ｕｏ＝１．２Ｕ２ 输出电流 较小 大 小 大 负载能力 差 好 差 较好 滤波效果 较好 较差 较好 较好 对整流管的冲击 大 小 大 较大 ３ 续表 比较项目 滤波电路 电容滤波 电感滤波 ＲＣπ滤波 ＬＣπ滤波 主要特点 ①输出电压波形平滑 ②输出电压值提高 ③通电瞬间对整流 管冲击大，负载能 力差 输出电压波形比较 平滑。输出直流电 流大，负载能力好， 通电瞬间对整流管 无冲击 ①负载电流小时，滤 波效果好，有降压限 流作用 ②直流电压损耗大， 负载能力差 ①负载能力强，负载 电流大时，滤波效 果好 ②电感体积较大，但 直流电压损耗小 适用范围 负载较轻，对直流稳 定度要求不高的 场合 负载较重，对直流稳 定度要求不高的 场合 负载较轻，对直流稳 定度要求较高的 场合 负载较重，对直流稳 定度要求较高的 场合 ④单相整流电路主要用于负载功率较小的场合，工业上用的大功率直流电主要由三 相整流电路来提供。用３只整流二极管可以构成三相半波整流电路，用６只整流二极管 可以构成三相桥式整流电路。 解题示例 例１１　试指出图１２中二极管的工作状态，并计算出输出电压 Ｕａｂ。设二极管为理 想的二极管。 图１２ 【分析】　判断二极管在电路中的状态，有两种方法：①先假设二极管断开，然后计算 二极管正负极的电位，若正极电位高于负极（且大于死区电压），则该二极管正偏导通，反 之截止。若电路中有多个二极管且都承受正偏电压，则看哪一个二极管的正偏电压更高， 正偏电压较大的二极管优先导通。②假设二极管导通，则沿着二极管导通后的电流方向 列出回路电压方程，计算出电路中的电流。若计算出的电流为正，则说明二极管导通；若 计算出的电流为负，则说明二极管截止。 解：①在图１２（ａ）中，ｂ点电位为０Ｖ，将ＶＤ断开，则ＶＤ的正极电位为１２Ｖ，负极电 位为ＩＲ＝０（因为Ｉ＝０），所以ＶＤ的正极电位大于负极，二极管导通，Ｕａｂ＝１２Ｖ。 ②在图１２（ｂ）中，设二极管导通，则沿着二极管导通的方向列回路方程有：－６＋ＩＲ＋ １２＝０，解出Ｉ＝－６／Ｒ，得出Ｉ为负值，说明电流的实际方向与二极管导通后的电流方向相 ４ 反，二极管处于截止状态，二极管截止后电路的电流为０，所以Ｕａｂ＝１２Ｖ。 ③在图１２（ｃ）中，ｂ点电位为０Ｖ，将ＶＤ１和ＶＤ２断开，所以ＶＤ１的正极电位为０Ｖ，负 极为６Ｖ，所以ＶＤ１截止。ＶＤ２的正极电位为１２Ｖ，负极电位为６Ｖ，所以二极管ＶＤ２导通。 输出电压Ｕａｂ＝１２Ｖ。 例１２　二极管限幅电路及输入波形如图１３所示，试作出电路的输出波形。设二极 管为硅材料二极管。 图１３ 【分析】　在分析限幅电路时，其关键是分析二极管是否导通，对于变化的输入信号 要进行分段分析。 解：①在图１３（ａ）中，很明显当输入为正半周时，其峰值达到６Ｖ，而当电压小于４Ｖ 图１４ 时，二极管正极电位小于负极而处于截止状态；当电 压大于等于４Ｖ时，二极管正极电位将大于负极电位 而处于导通状态；当输入为负半周时，二极管正电位 始终小于负极而处于截止状态。画电路的输出波形 如图１４（ａ）所示。 ②在图１３（ｂ）中，这是一种常见的正负双向限幅 电路，当输入电压的绝对值小于７Ｖ时，ＶＳ１和ＶＳ２均处于截止状态，当输入电压处于正半 周且大于 ７Ｖ时，ＶＳ１正偏导通，ＶＳ２处于反向击穿状态；当输入电压处于负半周且小于 －７Ｖ时，ＶＳ２正偏导通，ＶＳ１处于反向击穿状态，此时输出电压波形如图１４（ｂ）所示。 例１３　在电路图１５中，试画出开关 Ｓ分别在断开和闭合时的等效电路，设变压器 次级电压有效值为２０Ｖ，并计算出电路的输出电压Ｕｏ。 图１５ 【分析】　在分析计算较为复杂的电路时，可以通过画等效图来进行分析，这样可以 将复杂电路简单化，以便于观察电路的连接情况。 ５ 解：①当开关Ｓ断开时，电路等效图如图１６所示。 图１６ 可以从图１６看出该电路为一个半波整流电路，所以此时电路的输出电压为： Ｕｏ＝０．４５Ｕ２＝０．４５×２０Ｖ＝９Ｖ ②当Ｓ开关闭合后，电路等效图如图１７所示。 可以从图１７看出该电路为一个桥式整流电路，所以此时电路的输出电压为： Ｕｏ＝０．９Ｕ２＝０．９×２０Ｖ＝１８Ｖ 图１７ 图１８ 例１４　需要一单相桥式整流电容滤波电路，电路如图１８所示。交流电源频率 ｆ＝ ５０Ｈｚ，负载电阻ＲＬ＝１２０Ω，要求直流电压Ｕｏ＝３０Ｖ，试选择整流元件及滤波电容。 【分析】　首先要熟悉桥式整流电容滤波电路的原理，根据其计算公式计算出相应的 参数，然后再进行元器件选择。 解：（１）选择整流二极管 ①流过二极管的平均电流为： ＩＤ＝ １ ２ Ｉｏ＝ １ ２ Ｕｏ ＲＬ ＝１ ２ ×３０Ｖ １２０Ω ＝１２５ｍＡ 由Ｕｏ＝１．２Ｕ２，所以交流电压有效值为： Ｕ２＝ Ｕｏ １．２ ＝３０Ｖ １．２ ＝２５Ｖ ②二极管承受的最高反向工作电压为： ＵＤＲＭ ＝槡２Ｕ２＝槡２×２５Ｖ＝３５Ｖ 可以选用２ＣＺ１１Ａ（ＩＲＭ ＝１０００ｍＡ，ＵＲＭ ＝１００Ｖ）整流二极管４个。 （２）选择滤波电容Ｃ 取ＲＬＣ＝５× Ｔ ２ ，而Ｔ＝ １ ｆ ＝１ ５０ ＝０．０２ｓ ６ 所以Ｃ＝ １ ＲＬ ×５× Ｔ ２ ＝ １ １２０Ω ×５× ０．０２ｓ ２ ＝４１７μＦ 可以选用Ｃ＝５００μＦ，耐压值为５０Ｖ的电解电容器。 课堂练习题 一、填空题 １．导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为　　　　　　　　。 ２．半导体具有 、 和 ３大特性。 ３．利用半导体的 特性可以制成温度电阻；利用半导体的 特性 可以制成光敏电阻；利用半导体的 特性可以制成二极管、三极管等器件。 ４．本征半导体是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的半导 体；在本征半导体中掺入微量的三价元素硼将得到 型半导体；在本征半导体中 掺入微量的五价元素磷将得到 型半导体；利用特殊工艺使同一块本征半导体 的两侧分别掺入三价元素和五价元素，则在二者的交界处将形成一块特殊的区域，该区域 称为 结。 ５．一只二极管的核心是由一个 构成。 ６．二极管最主要的特性是 性，其含义是当二极管的正极接电源 ，负极接电源 时，二极管将处于导通状态；电源极性与上述相反，则二极 管处于 状态。 ７．最常见的半导体材料是 和 ，若测得一只二极管导通时的电压为 ０．７Ｖ，则说明该二极管是 材料制成的；若测得一只二极管导通时的电压为 ０．３Ｖ，则说明该二极管是 材料制成的。 ８．二极管的伏安特性按照二极管的不同偏置状态，可分为 特性和 特性。 ９．二极管的正向特性分为两段，其中当电压小于死区电压时，二极管将处于 状态；当电压大于死区电压后，二极管将处于 状态，这时二极管中 的 将随着两端电压的微小变化而剧烈变化。 １０．将交流电流变换成单向脉动电流的过程称为　　　　　　　　　　　，完成这种 功能的电路称为　　　　　　　　　。 １１．二极管正向偏置时两端电压与流过电流的关系是二极管的 。二极管反 向偏置时两端电压与流过电流的关系是指二极管的 。最大整流电流是指二极管 工作时允许通过的 电流，最高反向工作电压是指二极管 正常使用时所允许加的 。 １２．二极管的伏安特性曲线不是直线，说明二极管属于　　　　　　　　　　　　　 元件。 １３．常见的整流电路有 、 、 ３种。 ７ １４．半波整流电容滤波电路中，如果输入电压有效值为 Ｕ２，负载电阻为 ＲＬ，则负载上 电压的平均值为 ，在负载上电流的平均值为 。 １５．桥式（全波）整流电路中，如果输入电压有效值为 Ｕ２，负载电阻为 ＲＬ，则负载上电 压的平均值为 ，在负载上电流的平均值为　　　　　　　　　　　。 １６．能够将脉动直流电变换为平滑直流电的电路称为 电路。 １７．电容滤波电路是利用电容的 原理进行滤波的，整流二极管的导 通时间比没接滤波电容时 。 １８．稳压二极管在使用时必须串联一只合适的 才能正常工作。 １９．在图１９中，如果ＲＬ中的电流是２Ａ，则流过每只整流二极管的电流是 Ａ。 图１９ ２０．请你使用指针式万用表的Ｒ×１ｋ挡分别测量以下二极管正常时的正反向电阻，并 填入表１３，要求熟记检测出的参数。 表１３　实测常见二极管的正反向电阻值 二极管型号 正向电阻 反向电阻 常见用途 １Ｎ４００７ １Ｎ４１４８ １２Ｖ稳压二极管 ２ＡＰ９ ２１．用指针式万用表检测图１９的相关参数，检测电压 Ｕ２应选择 挡，检测交 流电压时表笔可以不分正负；在测输出电压 ＵＯ时，应选用 挡，红表笔接在 点，黑表笔应接在 点。 ２２．如果变压器副边电压的有效值为１８Ｖ，则单相桥式整流器（不滤波）的输出电压为 Ｖ。 图１１０ ２３．如图１１０所示单相桥式整流电路，变压器副边电 压有效值 Ｕ２为 １０Ｖ，若 ＶＤ１断路，输出电压 ＵＯ 为 Ｖ。 ２４．电源电路中整流二极管的作用，是利用了二极管 的 。 ８ 二、选择题 １．万用表电阻挡Ｒ×１ｋ挡测量二极管时，交换表笔测得两次的阻值均为０，则说明该 二极管为（　　）。 Ａ．断路　　　　　　Ｂ．开路　　　　　　Ｃ．击穿　　　　　　Ｄ．正常 ２．下列说法正确的是（　　）。 Ａ．硅管的死区电压为０．５Ｖ，锗管的死区电压为０．２Ｖ Ｂ．硅管的死区电压为０．２Ｖ，锗管的死区电压为０．５Ｖ Ｃ．锗管的死区电压为０．７Ｖ，硅管的死区电压为０．２Ｖ Ｄ．锗管的死区电压为０．２～０．３Ｖ，硅管的死区电压为０．６～０．７Ｖ ３．在电路中测得一只二极管的正极电位为１０Ｖ，负极电位为１Ｖ，请判定该二极管的 工作状态是（　　）。 Ａ．导通 Ｂ．反向截止 Ｃ．二极管内部已击穿短路 Ｄ．二极管内部已开路 ４．当温度升高后，二极管的正向电压将（　　）。 Ａ．增大 Ｂ．减小 Ｃ．不变 Ｄ．无法确定 ５．用万用表的Ｒ×１ｋ和Ｒ×１００挡测量同一只二极管时，两次测得的阻值分别为Ｒ１和 Ｒ２，则二者相比（　　）。 Ａ．Ｒ１＜Ｒ２ Ｂ．Ｒ１＞Ｒ２ Ｃ．Ｒ１＝Ｒ２ Ｄ．Ｒ１＝２×Ｒ２ ６．为保证二极管导通后电流不会过大而烧坏二极管，所以二极管在使用时都要接一 个限流电阻来保证安全，那么整流二极管的限流电阻是电路中的（　　）。 Ａ．变压器次级线圈的直流电阻 Ｂ．滤波电容的漏电阻 Ｃ．滤波电感的直流电阻 Ｄ．负载电阻 ７．电路中接入滤波电容后，与未接入时比较，电路的变化有（　　）。 ①负载两端电压升高 ②整流二极管导通时间缩短 ③负载两端电压波形更加平滑 ④整流二极管导通时间不变 Ａ．①③④ Ｂ．①②③ Ｃ．②③④ Ｄ．①②④ ８．下列关于桥式整流电路的说法，不正确有（　　）。 Ａ．桥式整流电路由４只二极管组成 Ｂ．桥式整流电路的输出电压是半波整流电路的１．２倍 Ｃ．两只二极管的负极接在一起是输出电压的正极 Ｄ．两只二极管的正极接在一起是输出电压的负极 ９ 　　９．如图１１１所示，正确的桥式整流电路是（　　）。 图１１１ １０．要想使稳压二极管电路正常工作，下列说法不正确的是（　　）。 Ａ．稳压二极管与负载应处于串联状态 Ｂ．稳压二极管与负载应处于并联状态 Ｃ．输入电压应大于稳压二极管的稳压值，以便让稳压二极管能正常工作于反向击 穿状态 Ｄ．当输入电压小于稳压二极管的稳压值时，电路的输出电压将不稳定 １１．单相桥式整流电路由４只二极管组成，那么三相桥式整流电路应采用（　　）二极 管组成。 Ａ．６只 Ｂ．１２只 Ｃ．８只 Ｄ．３只 １２．单相桥式整流电路中，流过每只二极管的电流是负载电流的（　　）倍。 Ａ．２ Ｂ．１．２ Ｃ．１ Ｄ．０．５ １３．在图１１２中用万用表测得Ｕｏ为０．７Ｖ，这说明该稳压二极管（　　）。 Ａ．已经击穿 Ｂ．接反 Ｃ．工作正常 Ｄ．无法判断 １４．在图１１２中用万用表测得Ｕｏ为１０Ｖ，这说明该稳压二极管（　　）。 Ａ．已经击穿 Ｂ．接反 Ｃ．工作正常 Ｄ．开路 １５．在图１１２中用万用表测得Ｒ１两端电压为１０Ｖ，这说明该稳压二极管（　　）。 Ａ．已经击穿 Ｂ．接反 Ｃ．工作正常 Ｄ．开路 图１１２ １６．二极管负极电压为３．７Ｖ，正极电压为３Ｖ，表明该二极管工作在（　　）状态。 Ａ．导通 Ｂ．截止 Ｃ．不确定 Ｄ．击穿 １７．二极管两端加上正向电压时（　　）。 Ａ．一定导通 Ｂ．超过死区电压才导通 Ｃ．超过０．３Ｖ才导通 Ｄ．超过０．７Ｖ才导通 １８．一个硅二极管反向击穿电压为１５０Ｖ，则其最高反向工作电压（　　）。 Ａ．大于１５０Ｖ Ｂ．略小于１５０Ｖ Ｃ．不得超过４０Ｖ Ｄ．等于７５Ｖ ０１ １９．用万用表检测二极管时发现其正、反向电阻均约等于０，说明该二极管（　　）。 Ａ．已经被击穿 Ｂ．正常 Ｃ．内部老化 Ｄ．开路 ２０．在单相桥式整流电路中，若变压器次级电压的有效值 Ｕ２＝１０Ｖ，输出电压 Ｕｏ为 （　　）。 Ａ．４．５Ｖ Ｂ．９Ｖ Ｃ．１０Ｖ Ｄ．１２Ｖ ２１．在单相桥式整流电路中，若其中一只二极管断开，则负载两端的直流电压将 （　　）。 Ａ．变为零 Ｂ．下降 Ｃ．升高 Ｄ．保持不变 ２２．要使二极管正向导通，则加在二极管的正向偏置电压应大于（　　）。 Ａ．死区电压 Ｂ．饱和电压 Ｃ．击穿电压 Ｄ．最高反向工作电压 图１１３ ２３．如图１１３所示，若将普通发光二极管ＶＤ与电动势Ｅ为９Ｖ的直流 电源相连（　　）。 Ａ．该电路能正常工作 Ｂ．此二极管因反向电压过大而击穿 Ｃ．此二极管因正向电压偏低而截止 Ｄ．此二极管因正向电流过大而损坏 ２４．（２０１９年高考真题）如图１１４所示半波整流电路输入电压Ｕ２的有效值为２０Ｖ，则 输出电压Ｕｏ约为（　　）。 Ａ．９Ｖ Ｂ．１８Ｖ Ｃ．２４Ｖ Ｄ．２８Ｖ ２５．如图１１５所示桥式整流电容滤波电路，如果变压器次级电压ｕ２的有效值为１０Ｖ， 则负载ＲＬ上的平均电压ＵＬ约为（　　）。 Ａ．８Ｖ Ｂ．１０Ｖ Ｃ．１２Ｖ Ｄ．１５Ｖ 图１１４ 图１１５ ２６．测得电路中某锗二极管的正极电位为３Ｖ，负极电位为２．７Ｖ，则此二极管工作在 （　　）。 Ａ．正向导通区 Ｂ．反向截止区 Ｃ．死区 Ｄ．反向击穿区 ２７．发光二极管正常发光时工作在（　　）。 Ａ．正向导通区 Ｂ．死区 Ｃ．反向截止区 Ｄ．反向击穿区 ２８．正弦交流电压经整流后，输出为（　　）。 Ａ．正弦交流电压 Ｂ．稳恒直流电压 Ｃ．平滑直流电压 Ｄ．脉动直流电压 １１ 三、判断题 １．二极管电压击穿后可恢复正常。 （　　） ２．二极管的反向饱和电流越大，二极管的质量越好。 （　　） ３．单相半波整流电路中，若变压器副边绕组的电压有效值为１０Ｖ，则二极管截止所承 受的最高反向电压为１０Ｖ。 （　　） ４．光电二极管和发光二极管使用时都应加反向电压。 （　　） ５．只要加上正向电压，二极管就可以导通。 （　　） ６．一般情况下，硅二极管导通后的正向压降比锗二极管的正向压降要大。 （　　） ７．在二极管的半波整流电路中加上电容 Ｃ滤波后，二极管承受的最高反向电压值与 不加电容滤波时一样。 （　　） ８．单相桥式整流电路在输入交流电的每个半周内都有两只二极管导通。 （　　） ９．电容滤波电路适用于负载较重的场合。 （　　） １０．桥式整流电路与全波整流电路相比，桥式整流电路中二极管的电流为负载电流的 一半，全波整流电路中二极管的电流为负载电流的全部。 （　　） １１．二极管的反向特性有两个区域，分别是反向截止区和反向击穿区。 （　　） １２．发光二极管发光时将工作于伏安特性的反向击穿区。 （　　） １３．硅材料二极管与锗材料二极管相比，硅二极管的正常导通电压较大，锗二极管的 反向漏电流较大。 （　　） １４．复式滤波电路输出的电压波形比一般滤波电路输出的电压波形平滑。 （　　） １５．三相桥式整流电路输出电压波形较三相半波整流电路更平滑，脉动更小。（　　） １６．普通二极管引脚的标记为色环标记法，银白色色环端表示正极。 （　　） １７．整流桥堆是将４只整流二极管按桥式连接集成在一起而构成的器件。 （　　） １８．整流电路将交流电变为平滑的直流电。 （　　） １９．当光照增强时，光敏二极管的反向电阻变小。 （　　） ２０．单相桥式全波整流电路中，流过每个二极管的平均电流为负载电流的一半。 （　　） ２１．输入电压不变的情况下，桥式整流电路加上滤波电容后，整个电路的输出电压 升高。 （　　） ２２．测得某二极管的正、反向电阻均趋于无穷大，则该二极管开路。 （　　） ２３．整流电路的主要功能是将交流电变换成脉动直流电。 （　　） ２４．硅二极管的导通电压为０．２Ｖ。 （　　） ２１ 四、作图题 １．请作出硅二极管的伏安特性曲线，并标出死区电压。 ２．请作出桥式整流电路的原理图。 ３．画出图１１６中的输出电压波形Ｕａｂ。 　　　图１１６ ４．请画出半波整波电容滤波电路原理图。 五、简答题 １．简述二极管的单向导电性。 ２．请分析单相半波整流电路的工作原理。 ３．请分析单相桥式整流电路的工作原理。 ３１ ４．在图１１７中，当变压器输出为２０Ｖ的交流电压时，试分析 ＲＬ１和 ＲＬ２获得的是交流 还是直流电，若是直流电请分别在负载两端标出极性。 图１１７ ５．简述用指针式万用表检测二极管极性的方法。 ６．当用万用表的电阻挡测量同一只二极管时，会发现不同的挡位所读出的阻值并不 相同，而测量同一只电阻时不会有此现象，这说明这只二极管坏了吗？为什么？ ７．二极管的主要参数有哪些？它们分别表示什么意义？ ８．有人在测一个二极管的反向电阻时，为使表笔和二极管接触更好一些，有人用手把 二极管两端与表笔捏紧，结果发现反向电阻比较小，认为不合格，但用在设备却能正常工 作，这是为什么？ 六、计算题 １．已知电路如图１１８所示，求：①负载两端的电压Ｕｏ。②简述整流二极管的选择依据。 图１１８ ４１ ２．已知电路如图１１９所示，稳压管的稳压值为６Ｖ，额定功耗为０．５Ｗ，求当输入电压 分别为８Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖ时的输出电压，并思考当输入电压为２４Ｖ时，稳压二极管能否长 时间安全工作？为什么？ 图１１９ ３．电路如图１２０所示，试计算当开关Ｓ１、Ｓ２在以下４种状态时的输出电压，并画出对 应的等效图，①Ｓ１、Ｓ２均断开；②Ｓ１闭合、Ｓ２断开；③Ｓ１断开、Ｓ２闭合；④Ｓ１、Ｓ２均闭合。 图１２０ ４．在图１２１所示电路中，稳压管的稳定电压Ｕｚ＝１０Ｖ，图中电压表流过的电流忽略不 计，试求： ①当开关Ｓ闭合时，电压表Ｖ和电流表Ａ１、Ａ２的读数分别为多少？ ②当开关Ｓ断开时，电压表Ｖ和电流表Ａ１、Ａ２的读数分别为多少？ 图１２１ ５１ 自我检测题 一、填空题 １．二极管按管芯的结构不同，可以分为 、 和平面形。 ２．ＰＮ结的单向导电性表现为 时导通， 时截止。 ３．在电路中测得一只二极管正极电位是 ３Ｖ，负极电位是 ２．３Ｖ，则二极管工作于 状态，这只二极管的材料是 材料。 ４．发光二极管工作在 ，光电二极管工作在 ，稳压二极管稳压时工 作在 。 ５．在单相桥式整流电路中，如果一只整流二极管断路，则电路成为 电路。 ６．二极管反向击穿分为 击穿和 击穿，其中 击穿后可以恢 复正常，而 击穿后，二极管将永久性损坏。 ７．单相半波整流电路的输出电压是变压器次级电压有效值的 倍，单相桥式 整流电路的输出电压是变压器次级电压有效值的 倍。 ８．常见的滤波电路有 滤波、 滤波和 滤波。 ９．将两只稳压值分别为６．３Ｖ和５．１Ｖ的稳压二极管进行串联，能得到４种稳压值，分 别是 、 、 和 。 １０．在图１２２所示电路中，变压器二次电压 Ｕ２＝ Ｖ；负载两端电压 ＵＬ＝ Ｖ，负载电流ＩＬ＝ ｍＡ；流过限流电阻的电流ＩＲ＝ ｍＡ；流过稳压 二极管的电流ＩＺ为 ｍＡ，稳压二极管的实际功耗为 Ｗ，限流电阻Ｒ的 实际功耗为 Ｗ。 图１２２ 二、判断题 １．二极管最主要参数是最大整流电流和最高反向工作电压。 （　　） ２．把一块Ｐ型半导体和一块Ｎ型半导体紧紧结合在一起，在结合处就能形成一个ＰＮ 结。 （　　） ３．稳压二极管只能用作稳压，不能作为普通二极管使用。 （　　） ６１ ４．在使用万用表测整流二极管时，以指针发生偏转的一次为准，黑表笔接的是二极管 的正极，红表笔接的是二极管的负极。 （　　） ５．若将单相半波整流电路中的二极管接反，负载上得到的电压的极性也应该相反。 （　　） ６．若单相桥式整流电路中的某一只二极管接反，则变压器被烧坏的可能性会很大。 （　　） ７．将脉动直流电流变成直流的过程称为稳压。 （　　） ８．电感滤波电路适用于负载较重的场合，在连接电路时应将滤波电感与负载并联。 （　　） ９．硅材料二极管的导通电压虽然比锗材料的要高，但穿透电流较小，所以我们应该多 用硅材料的二极管。 （　　） １０．整流电路可以把交流电变为直流电，也可以把直流电变为交流电。 （　　） 三、选择题 １．整流二极管在工作时，不会处于（　　）状态。 Ａ．死区 Ｂ．正向导通区 Ｃ．反向截止区 Ｄ．反向击穿区 ２．当温度升高时，二极管中的反向饱和电流将（　　）。 Ａ．增大 Ｂ．减小 Ｃ．不变 Ｄ．先增大后减小 ３．单相桥式整流滤波电路中，二极管导通时间为（　　）。 Ａ．半个周期 Ｂ．整个周期 Ｃ．电容充电时间 Ｄ．电容放电时间 ４．单相桥式整流滤波电路中，若变压器副绕组电压有效值为１０Ｖ，而测得输出电压为 １４．１Ｖ，则说明（　　）。 Ａ．电容开路 Ｂ．负载开路 Ｃ．电容击穿 Ｄ．二极管损坏 ５．用指针式万用表的电阻挡测量二极管正向电阻，由于不同量程时通过二极管的电 流（　　），所测得正向电阻阻值（　　）。 Ａ．相同，相同 Ｂ．相同，不同 Ｃ．不同，不同 Ｄ．不同，相同 ６．二极管反偏时，以下说法正确的是（　　）。 Ａ．在达到反向击穿电压之前通过电流很小，称为反向饱和电流 Ｂ．在达到死区电压之前，反向电流很小 Ｃ．二极管反偏一定截止，电流很小，与外加反偏电压大小无关 ７１ Ｄ．二极管反向击穿后，其反电流很小 ７．二极管电路和输入电压ｕｉ如图１２３所示，则输出电压ｕｏ的波形为（　　）。 图１２３ ８．某一单相半波整流电路中，变压器次级电压为Ｕ２，若将半波整流电路改为桥式整流 电路，负载上要得到原有的直流电压，则变压器次级电压应改为（　　）。 Ａ．Ｕ２ Ｂ．０．５Ｕ２ Ｃ．２Ｕ２ Ｄ．不可能 ９．晶体二极管的正极电位是 １０Ｖ，负极电位是－５Ｖ，则该晶体二极管处于（　　） 状态。 Ａ．二极管零偏 Ｂ．二极管反偏 Ｃ．二极管正偏 Ｄ．二极管已发生开路性故障 １０．一桥式整流滤波电路供电瞬间烧交流保险丝，下面不可能的原因是（　　）。 Ａ．某一只整流二极管反接 Ｂ．滤波电容短路 Ｃ．某一只整流二极管短路 Ｄ．滤波电容开路 四、问答题 １．用指针式万用表 Ｒ×１０ｋ测量稳压值小于１０Ｖ以下的稳压二极管时，其反向电阻 不会为无穷大，而测试普通二极管不会有此现象，这个现象正常吗？为什么？ ２．试阐述电容滤波电路的工作原理。 ８１ 五、作图题 １．请改正图１２４中的错误，以便在输出端得到＋５Ｖ的输出电压。 图１２４ ２．请分别画出桥式整流电容滤波电路和半波整流电感滤波电路的原理图。 六、计算题 １．请指出图１２５中各二极管的状态，假设各二极管为理想二极管，并计算出电路的输 出电压Ｕａｂ。 图１２５ ９１ ２．图１２６是一个有故障的电子产品的电源原理图，相关参数如图所示，现已测得输出 Ｕｏ为电压为８．１Ｖ，变压器输出电压１８Ｖ正常，请你根据相关知识分析计算出电路的故 障点。 图１２６ ０２ 155 电子技术基础与技能辅导与练习 参考答案 第一章 晶体二极管及其基本应用 一、课堂练习题 （一）填空题 1. 半导体 2. 热敏特性、光敏特性、掺杂特性 3. 热敏、光敏、掺杂 4. 不含杂质的 纯净 P N PN 5. PN 6. 单向导电（性字重复去掉） 正极 负极 截止 7. 硅 锗 硅 锗 8. 正向 反向 9. 截止 导通 电流 10. 整流 整流电路 11. 正向特 性 反向特性 长时间 最大正向电流 最高反向峰值电压 12. 非线性 最大线性 13. 半波整流 全波整流 桥式整流 14. U2 U2/RL 15. 0.9U2 0.9U2/RL 16. 滤波 17. 充、放电 缩短 18. 限流 电阻 19. 1A 20. 略 21. AC50V DC50V A B 22. 9 23. 4.5 24.单向导电性 （二）单项选择 CADBB DBBBA ADBDA BBDAB BADAC AAD （三）判断题 √×××× √×√×× √×√√√ ×√×√√ √√√× （四）作图题 1. 2. TU2 U1VD1~VD4Uo+-LR 3. 4. TU1U2VDC5Uo+-RL （五）简答题 1.见教材。 2.见教材。 3.见教材。 4.负载 RL1 和 RL2 两端是直流电压，RL1 两端为上‘+’下‘-’；RL2 两端为上‘-’下‘+’。 当变压器输出为正半周时，VD1 导通，VD2 截止，负载 RL1 中有至而下的电流流过，负载 RL2 中没有电流。当变压器输出为负半周时，VD2 导通，VD1 截止，负载 RL2 中有至而下 的电流流过，负载 RL1 中没有电流。 这个电路实际上是两个半波整流组合在一起，可以 输出对称的正负双电源。 5.见教材。 6.这个现象是正常的，因为二极管是非线性元件，它的阻值会随着两端电压和流过电流的不 156 同而不同，而指针式万用表电阻档的各个档位的输出电压和电流均不相同（Ｒ×1档的电流 最大），所以指针式万用表测二极管，各个档位测试出二极管的阻值不相同。而普通电阻是 线性元件，其阻值不会受两端电压和流过电流的影响，所以各个档位测出电阻的值是一样的。 （六）计算题 1. VUo 2.16 二极管 VURM 5.25 mAIF 81 2.提示：首先判断稳压二极管能否反向击穿，方法是与本书例题 1 中判断二极管是否导通的 方法一样；其次若稳压二极管能反向击穿，就要判断稳压二极管能否正常工作，就要考虑在 电路中的实际功耗会不会大于稳压二极管的额定功耗。当输入电压为 8Ｖ时，稳压二极管 没有被反向击穿，输出电压为 5.3Ｖ。当输入电压为 12Ｖ时，稳压二极管正常工作，输出 电压为 6Ｖ。当输入电压为 24Ｖ时，此时稳压二极管的实际功耗为 1.08Ｗ>额定功耗 0.5 Ｗ，长时间工作，二极管会被过热烧断，二极管烧坏前输出电压为 6Ｖ，二极管烧坏后输出 电压为 16Ｖ。 3. ①S1、S2 均断开 VUo 5.4 ②S1 闭合，S2 断开 VUo 9 ③S1 断开、S2 闭合 VUo 10 ④S1、S2 均闭合 VUo 12 4. 当开关 S 闭合时，电压表 V 的读数是 8.6Ｖ，电流表 A1、A2 的读数均为 4.3mＡ。当 开关 S 断开时，电压表 V 的读数是 10Ｖ，电流表 A1 的读数为 4mＡ、A2 的读数为 0mＡ。 二、自我检测题 （一）填空题 1.点接触型 面接触型 2.正偏 反偏 3.正向导通 硅 4.正偏导通 反向偏置 反向 击穿 5.半波整流 6.电压 热 电压 热 7. 0.45 0.9 8.电容 电感 复式 9. 11.4Ｖ 7Ｖ 5.8Ｖ 1.4Ｖ 10. U2=15Ｖ UL＝6Ｖ IL=10mＡ IR=24mＡ Iz=14m Ａ 84mＷ 288mＷ （二）判断题 √××√√ √××√× （三）单项选择题 ＤＡＣＢＣ AＢＢＤＤ （四）简答题 1.正常，因为指针式万用表的Ｒ×10Ｋ档的内部电源是 9Ｖ电池和 1.5Ｖ电池的串联，所以Ｒ ×10Ｋ档的输出电压约为 10.5Ｖ左右，所以测试稳压值小于 10V 以下的稳压二极管反向电 压值，会将稳压二极管反向击穿，所以其反向电阻不会无穷大。而普通二极管反向击穿远大 于 10.5Ｖ，所以测试时普通二极管不会被反向击穿，其反向电阻会无穷大。 (五）作图题 （1）VD1 极性接反 电容 C 极性接反 限流电阻 R 位置错 （2）.见教材。 （六）计算题 1. （a）、VD1、VD2 均截止，输出电压为 0Ｖ （b）、VD3 截止，VD4 导通 输出电压为 6Ｖ （c）、VD5 截止，VD6 导通 输出电压为-6Ｖ 2.故障检修，主要是考察对理论的掌握程度，本电路是桥式整流电容滤波带负载，正常时输 出电压应为 21.6Ｖ，现在实测值为 8.1Ｖ，说明电路有故障。若本电路是负载开路，其输出 电压应高于 21.6，排除负载开路。若一只二极管开路则变为半波整流电容滤波电路，其输出 电压应为 18Ｖ，排除。若一只二极管开路且滤波电容开路，则电路变为半波整流电路，其 157 输出电压为 8.1Ｖ与实测相同，所以电路的故障是一只二极管开路和滤波电容开路。 第二章 晶体三极管及放大电路基础 一、课堂练习题 （一）填空题 1. PN 结 集电结 发射结 集电极 基极 发射极 2. NPN PNP NPN PNP 3. 150 4. 2.97 5. ECB III  6.用基极电流的微小变化去控制集电极电流发生较大的 变化 7 集电结反偏，发射结正偏 EBC VVV  CBE VVV  8. 发射极电压 BEU 基极电流 BI 9. 截止区 放大区 饱和区 过耗区 9.集电极最大允许电流 ICM 集电极发射极间反 向击穿电压 UCEO 10. 集电极最大允许耗散功率 PCM 11. 增大 增大 减小 12.PNP 型 NPN 型 （改为：放大） 13 （改为：PNP NPN） 14. 基极偏置电阻 三极管 输入耦合 电容 输出耦合电容 负载 15.高 低 16.开路 短路 17.输入信号为零 BEQU CEQU CQI BQI 18..过大 饱和 减小基极电流 19. b BEQ R UEc  CCQC RIE  20. 增大 最大 21. 0.707 Lf 0.707 Hf LH ff  信号频率降低，输入输出耦合电容的 容抗增大 22.稳定静态工作点 23. 100 24. 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 直接 耦合 变压器耦合 25.加重 带负载 26.共发射极 共基极 共集电极 共发射极 共 集电极 高 小 27.第一级 最后一级 乘积 （二）单项选择题 AAADCBBA BADBCC BBCBA D BBCBCBAB （三）判断题 ×√××√ √√×√× ×√√√× √√××√ ×××√ （四）简答题 1.见教材 2.见教材 3.应选择三极管 B，因为三极管的 ICEO较小，热稳定性就会较差（ICEO 是受温度影响最大一 个参数）。一个电路要正常工作，首先就要考虑其稳定性。三极管 B 的β虽小于三极管 A， 若实用中因β过小而导致放大倍数过小，可以在加一级放大器来解决。所以综合考虑应选三 极管 B。 4.见教材 5.见教材 6.见教材 7.放大电器输入电阻越大，信号源的负担就越小，信号源的内阻上损耗的电压就越小，就有 更多信号加到放大器输入端。 8.放大电路的输出电阻越小，放大电路带负载的能力就越强。因为输出电阻越小，放大电器 内阻上消耗的能量就越少，负载得到的能量就越多。有关输入输出电阻的示意图见图 1。图 中 r 为信号源内阻。