模电习题解答

2.1 二极管D和灯泡HL相串联，电路如图2.52所示。设电源电压ui2Usint，二极管的正向压降及反向漏电流可以忽略，求灯泡两端电压的平均值UAB。

DuiHLAuABB

图2.52 题2.1 电路图

解：本题考查二极管的单向导电性和电压平均值的求解。

1TUAB(AV)0ui(t)dtT112Usintd(t)2Uisintd(t) i20202Ui0.45Ui2.2 图2.53中所示为理想二极管电路，通过分析确定图中的二极管是否导通，并说明理由。

+10VR15kΩD2AD1R210kΩ-10V+12VR16kΩAR23kΩ-24VD1D2

(a) (b)

10V5VR11kΩR21kΩD1D2

AD2AR39kΩR310kΩ4VD1R32kΩ10V8V

(c) (d)

图2.53 题2.2 电路图

解：（a）假设D2导通，则由叠加原理可得A点电位UA为

UA =R2R110V+(10V)R1R2R1R210k5k10V(10V)

5k10k5k10k =3.3VA点电位大于0，D1截止。

（b）图中D1、D2中必有一个导通、一个截止，则UA0. 流出A 点的电流为

12V-024VIA2mA-8mA=6mA

6k3k所以D2导通，D1截止。

（c）假设D1、D2都截止，二极管D1两端电压差为10V，二极管D2两端电压差为5V，D1承

9受的正向电压大而导通，D2则会承受反向电压而截止，UA10V=9V。

19（d）假设D1、D2都截止，二极管D1两端电压差为6V，二极管D2两端电压差为4V，因此D110截止，D2导通，UA4V+(10-4)V=9V。

1022.3 电路如图2.54所示，已知ui5sint(V)，二极管导通电压uD0.7V。试画出ui与

uo的波形，并标出幅值。

RD13VD23Vuiuo

图2.54 题2.3 电路图

解：ui与uo的波形如图题2.3所示：

uiV5V0t5V

uOV3.7V0t3.7V

图题2.3

2.4 写出如图2.55所示各电路的输出电压，设二极管导通电压uD0.7V。

D2VDRRUO12VDUO3RUO22V2V

(a) （b） （c）

R2VD2VUO4D2VRUO5D2VRUO62V2V

（d） （e） (f) 图2.55 题2.4 电路图

解：本题主要考查二极管的导通条件，二极管的单向导电性，以及二极管在外加反向电压时处于截止状态的特性。

（a）假设二极管断开，则二极管两端电压为2V，因此二极管可以导通。二极管导通后，D1上的压降为0.7V，因此输出电压Uo12V0.7V1.3V。

（b）假设二极管断开，二极管承受反向电压而截止，因此回路中没有电流流过，电阻R上没有电压降，Uo20V。

（c）假设二极管断开，二极管阳极电位为2V，阴极电位为-2V，二极管导通。输出电压Uo32V0.7V1.3V。

（d）假设二极管断开，二极管阳极电位为-2V，阴极电位为2V，二极管截止。输出电压Uo42V

（e）假设二极管断开，二极管阳极电位为2V，阴极电位为-2V，二极管导通。输出电压Uo52V0.7V1.3V。

（f）假设二极管断开，二极管阴极电位为2V，阴极电位为-2V，二极管截止。输出电压Uo62V。

2.5 电路如图2.57所示，试求下列几种情况下，输出端对地的电压UO及各元件中通过的电流。（1）UA=10V,UB=0V；（2）UA=6V,UB=5V；（3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。

UAUBIDAR11kΩIDBR21kΩDADBIRR39kΩUO

图2.57 题2.5 电路图

解：（1）二极管DA导通，DB截止，IDB0；IDAIRUA=10V,UB=0V；Uo=1mA9k9V。

10V1mA；

1k+9k（2）UA=6V,UB=5V；二极管DA优先导通，DB截止，IDB0；

6V6mA9k5.4V。 IDAIR0.6mA；Uo=0.1k+9k5V（3）UA=UB=5V；二极管DA、DB同时导通， Uo=9k4.74V；

9k1k1kIR=5V10.53mA；IDA=IDBIR0.26mA。

9k1k1k22.6 电路如图2.58所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并说明原因。

15V140k15V140k18k25k10VA2kD18k25kB10VA2kDB5k10k5k10k

(a) （b）

15V140k18k25k20V2kD5kAB10k

（c）

图2.58 题2.6 电路图

解：图（a）：将D断开，以“地”为电位参考点，这时有

2k5kUA10V+15V=3.5V

(182)k(255)k10kUB15V=1V

(14010)kD承受反向电压而截止。 图（b）：将D断开，以“地”为电位参考点，有

2k5kUA(10)V+15V=1.5V

(182)k(255)k10kUB15V=1V

(14010)kD承受反向电压而截止。 图（c）： 将D断开，以“地”为电位参考点，有

5k2kUA15V20V=0.5V

(255)k(182)k10kUB15V=1V

(14010)k二极管D导通。

2.7 有两个稳压管DZ1和DZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向导通压降都是0.5V。如果要得到3V的稳定电压应如何连接？

解：UZ15.5V；UZ28.5V；输入电压U足够大，电阻R1和R2为限流电阻，在电路中可以保证稳压管正常工作。电路如图题2.7所示。

R1UIDZ2DZ1R2UO

图题2.7

2.8 电路如图2.59所示，已知稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin5mA，最大稳定电流IZmax25mA。

（1）分别计算UI为10V，15V，35V三种情况下输出电压UO的值； （2）若UI=35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？

R1kΩUIDRL500ΩUO

图2.59 题2.8 电路图

解：（1）UI10V，假设稳压管D工作在稳压状态下，UZ=6V，IR10V5003.3V。

1k+50010V-6V4mA，1kIRIZIRL,而IZ一定小于IR，因此假设不成立，稳压管D工作在反向截止状态，在电路

中相当于开路。输出电压UOUI15V，假设稳压管D工作在稳压状态下，UZ=6V，IRL6V12mA，50015V-6V9mA， 不能是稳压管工作在反向击穿区，假设不成立，因此稳压管工作在1k15V反向截止状态，在电路中相当于开路。UO5005V。

1k+5006VUI35V，假设稳压管D工作在稳压状态下，UZ=6V，IRL12mA，

50035V-6VIR29mA，IZIRIRL29mA-12mA=17mA，刚好大于5mA小于25mA，

1k能够使稳压管工作在稳压状态下。输出电压UO6V。

35V-6V（2）若UI=35V时负载开路，稳压管D可能被击穿。IR29mA>25mA稳压管

1k会因所承受的反向电流过大，出现热击穿而被烧毁。 IR2.9 电路如图2.60所示，已知ui6sintV，UZ3V，分别画出（a）、（b）两电路输出电压uo的波形，设稳压管和二极管的导通电压均为0.7V。

DZRLuoDRLuouiui

(a)

（b）

图2.60 题2.9 电路图

解：当ui0.7V时，uoui0.7V；当ui0时，图（a）中，uouiUZui3V；图（b）中，uo0。图（a）、图（b）两电路的输出电压uo的波形如图题2.9所示，其中uo(a)表示图（a）电路的输出电压波形，uo(b)表示图（b）电路的输出电压波形。

uiV6V0.7V03Vtuo(a)V5.3V0t3Vuo(b)V5.3V0图题2.9

t

2.10 电路如图2.61（a）所示，稳压管DZ1和DZ2 的稳压值分别为UZ15V,UZ28V,稳压特性是理想的，正向压降为0.7V。若输入电压的波形如图2.61（b）所示，试画出输出电压uo的波形。

uiVR12108uiuRRDZ1DZ2uo6420

2t

（a）电路图 （b）输入电压波形

图2.61题2.10 电路图

解：(1)当0Vui10V时，uR故 uouRui5V，则DZ1，DZ2均截止； 2ui 2（2）当ui10V时，R上的电压均大于5V，使DZ1反向导通，DZ2反向截止，uo钳位在5V；

故 uo5V

（3）当1.4Vui0V时，uRui0.7V，DZ1，DZ2均截止； 2故 uouRui 2uR0.7V，则DZ1，DZ2正向并联导通； 2（4）当ui1.4V时，故 uo0.7V

综合（1）、（2）、（3）、（4），可画出输出电压波形图，如图题2.10所示

uiV53100.7图题2.10

t