第5章 半导体二极管及直流稳压电源习 题 45.1 电路如图5.1所示，1k ΩR =，测得D 5V U =，试问二极管VD 是否良好（设外电路无虚焊）？解：内部PN 结或电极已开路，D 已损坏。
5.2 电路如图5.2所示。
已知直流电源的端电压5V U =，测得1mA I =，若将直流电源的电压U 提高到10V ，试问这时的I 是等于、大于还是小于2mA ？解：由于二极管是非线性元件，当U 增大时，I 将大于2mA 5.2图5.1 习题5.1电路图 图5.2 习题5.2电路图5.3 分析判断图5.3所示各电路中二极管是导通还是截止，并计算电压ab U ，设图中的二极管都是理想的。
解：（a ）断开VD ，U D =5+5=10V>0，VD 导通 ，ab 5V U =-； （b ）断开VD ，D 2151V 23U =-⨯=-+ ，VD 截止 ab 252V 23U =⨯=+； （c ）断开VD 1 VD 2，D1D212V,5127V U U ==-+=，所以VD 优先导通，D15V U =-，VD 2截止，U ab =0V ；(d) ）断开VD 1 VD 2，D1D212V,12517V U U ==+=所以 VD 2优先导通，D15V U =- VD 1截止，ab 5V U =-图5.3 习题5.3电路图5.4 一个无标记的二极管，分别用a和b表示其两只引脚，利用模拟万用表测量其电阻。
当红表笔接a，黑表笔接b时，测得电阻值为500Ω。
当红表笔接b，黑表笔接a时，测得电阻值为100kΩ。
问哪一端是二极管阳极?解：b端是阳极5.5 用指针式万用表的不同量程测同一只二极管的正向电阻值，其测试结果不一样，为什么？解：因为二极管的正向特性是非线性的，外加不同电压，直流电阻不同，万用表量程不同，加在二极管上的电压不同。
5.6 二极管电路如图5.4(a)所示，设输入电压i ()u t波形如图5.4(b)所示，在05mst<<的时间间隔内，试绘出输出电压o ()u t的波形，设二极管是理想的。
图5.4 习题5.6电路图解：i ()2t u t =，断开VD ，D 6i u u =-，当D 0u >时，VD 导通，即3s t >，60.2630.20.2i o u u t -=⨯+=++当D 0u <时，VD 截止，即3s t <，6V o u =()o u tt/ms5.7 电路如图5.5所示，二极管导通电压D(on)U 约为0.7V ，试分别估算开关断开和闭合时输出电压O U 的数值。
图5.5 习题5.7电路图解：S 断开：断开VD ，D 5V U =。
所以VD 导通，o 50.7 4.3V U =-= S 闭合：断开VD ，D 5127V U =-=-，所以VD 截止，o 12V U =5.8 图 5.6所示电路中的二极管为理想的，试画出输出电压o u 的波形。
设i 6sin (V)u t ω=。
图5.6 习题5.8电路图解：（a ）断开VD ，D 27Vi u u =-=-o o 0,VD 2V,0,VD 2V,2Vi ii u u u u u >>=⎧⎨<>=⎩导通，即截止，即(a)o /u（b ）断开VD 1 VD 2，D1D24,3i i u u u u =-=-所以3V i u >时，D10u <，D20u > VD 1截止，VD 2导通，o 3V u =4V 3V i u -<<时，D10u <，D20u < VD 1 、VD 2均截止，o i u u = 4V i u <-时，D10u >，D20u < VD 1导通，VD 2截止，o 4V u =-(b)o /u5.9 在图5.4.2（a ）所示电路中，已知输出电压平均值o(AV)9V U =，负载100L R =Ω。
（1）输入电压的有效值为多少？（2）设电网电压波动范围为10%±。
选择二极管时，其最大整流平均电流I F 和最高反向工作电压U R 的下限值约为多少？ 解：半波整流，O(AV)I 20(V)0.45U U ==，O(AV)O(AV)L90(mA)U I R ==D o(AV)90(mA)I I ==，F D 1.199(mA)I I ==R I 1.131.1(V)U ==5.10 在图5.7所示的电路中，电源i 100sin (V)u t ω=，1L R K =Ω，二极管为是理想二极管。
求：（1）R L 两端的电压平均值；（2）流过R L 的电流平均值；（3）选择二极管时，其最大整流平均电流I F 和最高反向工作电压U R 为多少？图5.7 习题5.10电路图解：全波整流，O(AV)i 0.90.963.6(V)U U ===，O(AV)O(AV)L63.6(mA)U I R ==F D(AV)O(AV)131.82(mA)2I I I ===R I 100(V)U ==5.11 全波整流电路如图5.8所示，21222sin u u t ω=-=，变压器和二极管均为理想元器件。
（1）画出输出电流o i 、输出电压o u 和二极管电压D u 的波形；（2）设2U 为已知，求直流分量o(AV)U 、o(AV)I 和二极管的平均电流D(AV)I 、承受的反向电压峰值D(RM)U 。
图5.8 习题5.11电路图解：O(AV)20.9U U =，2O(AV)L0.9U I R =⨯2D(AV)O(AV)L 10.452U I I R ==R 2U =ou i 2U 2U2U5.12 在桥式整流电容滤波电路中，已知120L R =Ω，o(AV)30V U =，交流电源频率50Hz f =。
选择整流二极管，并确定滤波电容的容量和耐压值。
解：O(AV)I 25(V)1.2U U ==，D(RM)I 38.9(V)U ==F D(AV)D(AV)1301.1 1.1 1.1137.5(mA)22120I I I =⨯=⨯⨯=⨯=⨯L 1420.04250T R C s =⨯=⨯=，0.040.04333.3μF 120L C R === 5.13 已知稳压管的稳压值6V Z U =，稳定电流的最小值min 4mA Z I =。
求图5.9所示电路中1O U 和2O U。
+-1o +-2o U )(a )(b图5.9 习题5.13电路图解：（a ）断开Dz ，LDZ Z L108(V)R U U R R =⨯=>+假设D Z 稳压，Z Zmin 10835()Z ZLU U I mA I R R -=-=-=>，所以D Z 处于稳压状态，O16(V)U = （b ））断开Dz ，LDZ Z L105(V)R U U R R =⨯=<+ 所以D Z 处于截止状态，O25(V)U =5.14 图5.10中各电路的稳压管VD Z1和VD Z2的稳定电压值分别为8V 和12V ，稳压管正向导通电压U DZ =0.7V ，最小稳定电流是5mA 。
试判断VD Z1和VD Z2的工作状态并求各个电路的输出电压ab U 。
图5.10 习题5.14电路图解：（a ）假设VD z1处于反向击穿状态，VD z2正向导通，Z408.715.65(mA)5(mA)2I -==> 所以VD z1处于稳压状态，VD z2处于正向导通状态ab8.7(V)U =（b ））假设VD z1处于反向击穿状态，VD z2处于反向截止Z 40816(mA)5(mA)2I -==> 所以VD z1处于稳压状态，VD z2处于反向截止状态ab8(V)U =5.15 在图5.11中，i 16sin (V)u t ω=，所有稳压管均为特性相同的硅稳压管，且稳定电压U Z =8V 。
试画出o1u 和o2u 的波形。
图5.11 习题5.15电路图解：（a ）断开VD Z ，Dz i u u =Z o1Z o1Z o18V, VD ,8V -0.7V 8V,VD =0.7V,VD -0.7V i i i iu u u u u u u >=⎧⎪<<⎨⎪<-=⎩反向击穿处于稳压状态，（）反向截止，正向导通，（）8o1/Vu（b ）8.7V i u >时，， VD Z1导通，VD Z2稳压，o28.7V u =8.7V 8.7V i u -<<时， VD Z1 、VD Z2均截止，o2i u u = 8.7V i u <-时，， VD Z1截止，VD Z2导通，o 8.7V u =-o2/Vu5.16 在下面几种情况下，可选用什么型号的三端集成稳压器？（1）U o = + 12V ，R L 最小值为15Ω； （2）U o = + 6V ，最大负载电流I Lmax = 300mA; （3）U o = －15V ，输出电流范围I o 为10~80mA 。
解：（1）12800(mA)15o I ==，所以选7812 （2）选78M06 （3）选78L155.17 电路如图5.12所示，三端集成稳压器静态电流I W = 6mA, R w 为电位器，为了得到10V 的输出电压，试问应将R'W 调到多大？图5.12 习题5.17电路图解：''23o 23W W W 15()5(+6)R =10V 0.3U U U I R R =++⨯=+⨯所以 'W220()R =Ω 5.18 利用W7805获得输出电压可调的稳压电源如图5.13所示，试求输出电压o U 的表达式，并计算它的可调范围。
解：'4p3p 4o R R U U R R R ++=⨯++，1o 2312R U U U R R -=-⨯+得：3P 41O 23''123PR R R R U U R R R R ++=⨯++， 所以 3P 41Omax 2331222.5(V)R R R R U U R R R ++=⨯=+3P 41Omin 233P 125.625(V)R R R R U U R R R R ++=⨯=++图5.13 习题5.18电路图5.19 电路如图5.14所示：（1）求电路负载电流O I 的表达式；（2）设输入电压为I 24V U =，W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V ，OI W I ， 50R =Ω。
求出电路负载电阻L R 的最大值。
L图5.14 习题5.19电路图解：23O W U I I R =+，23O O L 23(243)16(V)L UU I R R U R=≈⨯≤--=所以L 160()R ≤Ω5.20 已知三端可调式集成稳压器W117的基准电压REF U =1.25V ，调整端电流W I =50μ A ，用它组成的稳压电路如图5.15所示。