2025年二極管考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.硅二極管在常溫（25℃）下正向?qū)〞r的管壓降約為（）A.0.1VB.0.3VC.0.7VD.1.2V2.二極管反向擊穿后若（），則二極管會永久損壞。A.電流被限制在安全范圍內(nèi)B.電壓超過反向擊穿電壓C.溫度未超過結溫上限D(zhuǎn).反向電流超過最大整流電流3.某二極管的型號為1N4007，其最高反向工作電壓（VRRM）標注為1000V，實際使用時反向電壓峰值應（）A.嚴格等于1000VB.小于等于1000VC.大于1000VD.無明確限制4.溫度升高時，二極管的正向?qū)妷海ǎ?，反向飽和電流（）。A.增大，減小B.減小，增大C.增大，增大D.減小，減小5.以下電路中，利用二極管單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)的是（）A.穩(wěn)壓電路B.限幅電路C.整流電路D.以上均是6.肖特基二極管與普通硅二極管相比，主要優(yōu)勢是（）A.反向擊穿電壓高B.正向?qū)▔航敌.工作溫度范圍寬D.反向恢復時間長7.測量二極管正向電阻時，若使用萬用表的R×100檔顯示為500Ω，改用R×1k檔測量時，示數(shù)會（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定8.半波整流電路中，輸入交流電壓有效值為U2，輸出直流電壓平均值約為（）A.0.45U2B.0.9U2C.1.2U2D.1.4U29.二極管的伏安特性曲線中，反向截止區(qū)的電流主要由（）產(chǎn)生。A.多數(shù)載流子擴散B.少數(shù)載流子漂移C.多數(shù)載流子漂移D.少數(shù)載流子擴散10.某二極管datasheet中標注IF(AV)=1A，指的是（）A.最大正向峰值電流B.平均整流電流C.反向峰值電流D.浪涌電流二、填空題（每空1分，共20分）1.二極管的核心結構是______，其形成過程中會產(chǎn)生內(nèi)建電場，阻礙______的擴散運動。2.二極管的主要參數(shù)包括______、______、______和反向恢復時間等。3.當二極管外加正向電壓時，外電場與內(nèi)建電場______（填“增強”或“削弱”），多數(shù)載流子的______運動占主導，形成較大的正向電流。4.硅二極管的正向電壓溫度系數(shù)約為______mV/℃，即溫度每升高1℃，正向?qū)▔航导s______（填“增大”或“減小”）該數(shù)值。5.全波整流電路中，若輸入交流電壓有效值為10V，則二極管承受的最大反向電壓約為______V（忽略管壓降）。6.穩(wěn)壓二極管正常工作時需處于______偏置狀態(tài)，其穩(wěn)定電壓由______決定，使用時需串聯(lián)______以限制電流。7.限幅電路中，若二極管與負載并聯(lián)且正向?qū)?，則當輸入電壓高于導通壓降時，輸出電壓被限制為______；若二極管反向截止，則輸出電壓______（填“跟隨”或“不跟隨”）輸入電壓。8.衡量二極管高頻特性的重要參數(shù)是______，其值越小，二極管在高頻電路中的性能越______（填“好”或“差”）。9.某二極管反向飽和電流在25℃時為1μA，溫度每升高10℃，反向電流約增大______倍，65℃時反向電流約為______μA。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述PN結的單向?qū)щ娦栽怼?.溫度對二極管特性的影響主要體現(xiàn)在哪些方面？請從正向特性和反向特性兩方面說明。3.整流電路中選擇二極管時需考慮哪些主要參數(shù)？為什么？4.穩(wěn)壓二極管與普通二極管的主要區(qū)別是什么？其工作條件和應用場景有何不同？5.畫出二極管的伏安特性曲線（標注正向?qū)▍^(qū)、反向截止區(qū)、反向擊穿區(qū)），并說明各區(qū)域的特點。四、計算題（每題8分，共24分）1.單相半波整流電路如圖1所示，變壓器次級電壓有效值U2=20V，負載電阻RL=100Ω，二極管為硅管（導通壓降0.7V）。求：（1）輸出直流電壓平均值UO(AV)；（2）二極管的平均電流ID(AV)；（3）二極管承受的最大反向電壓URM。2.限幅電路如圖2所示，輸入電壓ui=15sinωtV，二極管D為理想二極管（導通壓降忽略），R=2kΩ。試畫出輸出電壓uo的波形，并標注關鍵數(shù)值。3.穩(wěn)壓電路如圖3所示，輸入電壓UI=15~25V，穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓UZ=5V，最大耗散功率PZM=0.25W，最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA。負載電阻RL=500Ω。求：（1）限流電阻R的取值范圍；（2）當UI=20V、RL=250Ω時，驗證穩(wěn)壓管是否工作在穩(wěn)壓區(qū)。五、綜合分析題（6分）某直流電源系統(tǒng)采用“變壓器+橋式整流+電容濾波+穩(wěn)壓管穩(wěn)壓”的結構?，F(xiàn)測得整流后的電壓波形出現(xiàn)“過沖”現(xiàn)象（即電壓峰值遠高于理論值），且穩(wěn)壓管發(fā)熱嚴重。請分析可能的故障原因及解決措施。答案一、單項選擇題1.C2.B3.B4.B5.D6.B7.A8.A9.B10.B二、填空題1.PN結；多數(shù)載流子2.最大整流電流（IF(AV)）；最高反向工作電壓（VRRM）；反向飽和電流（IR）3.削弱；擴散4.-2；減小5.28.28（或10×√2×2）6.反向；擊穿電壓；限流電阻7.導通壓降；跟隨8.反向恢復時間；好9.1（或翻倍）；16（25℃→35℃→45℃→55℃→65℃，共4個10℃間隔，1×2?=16）三、簡答題1.PN結的單向?qū)щ娦员憩F(xiàn)為：正向偏置時（P區(qū)接正、N區(qū)接負），外電場削弱內(nèi)建電場，多數(shù)載流子（P區(qū)空穴、N區(qū)電子）的擴散運動增強，形成較大的正向電流，PN結導通；反向偏置時（P區(qū)接負、N區(qū)接正），外電場增強內(nèi)建電場，多數(shù)載流子擴散被抑制，少數(shù)載流子（P區(qū)電子、N區(qū)空穴）的漂移運動為主，形成極小的反向電流（近似截止），因此PN結僅允許正向電流通過。2.溫度對二極管特性的影響：（1）正向特性：溫度升高時，半導體禁帶寬度減小，載流子熱運動加劇，正向?qū)▔航到档停s-2mV/℃）；（2）反向特性：溫度升高時，本征激發(fā)的少數(shù)載流子數(shù)量指數(shù)增加，反向飽和電流顯著增大（約每10℃翻倍）。3.整流電路選擇二極管的主要參數(shù)及原因：（1）最大整流電流IF(AV)：需大于電路中二極管的平均工作電流，避免因過熱燒毀；（2）最高反向工作電壓VRRM：需大于二極管承受的最大反向電壓峰值（通常取1.5~2倍安全裕量），防止反向擊穿；（3）反向恢復時間trr：高頻整流時需選擇trr小的二極管，避免因反向恢復電流過大導致效率降低或器件損壞。4.穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)別：（1）結構與工藝：穩(wěn)壓管摻雜濃度更高，擊穿電壓設計為穩(wěn)定值（齊納擊穿或雪崩擊穿）；（2）工作狀態(tài)：普通二極管正常工作在正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂範顟B(tài)，穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)（需限流以確保可逆）；（3）應用場景：普通二極管用于整流、限幅、開關等，穩(wěn)壓管用于電壓穩(wěn)定、基準源等。5.伏安特性曲線（略）：（1）正向?qū)▍^(qū)：電壓超過死區(qū)電壓（硅管約0.5V，鍺管約0.1V）后，電流隨電壓指數(shù)增長，管壓降基本穩(wěn)定（硅管0.7V，鍺管0.3V）；（2）反向截止區(qū)：反向電壓小于擊穿電壓時，反向電流極?。é藺級），近似截止；（3）反向擊穿區(qū)：反向電壓超過擊穿電壓后，反向電流急劇增大，若電流被限制在安全范圍內(nèi)，電壓基本穩(wěn)定（穩(wěn)壓管利用此特性）。四、計算題1.（1）半波整流輸出電壓平均值（考慮管壓降）：UO(AV)=(1/2π)∫(0~π)(√2U2-UD)sinωtd(ωt)=(√2U2/π)-UD/2≈(20×1.414/3.14)-0.7/2≈9.0V-0.35V=8.65V（2）二極管平均電流ID(AV)=UO(AV)/RL≈8.65V/100Ω=0.0865A=86.5mA（3）最大反向電壓URM=√2U2=20×1.414≈28.28V2.限幅電路分析：輸入ui正半周時，ui>0V，二極管D導通（理想管壓降0），uo=0V；輸入ui負半周時，ui<0V，二極管D截止，uo=ui；輸出波形為負半周跟隨輸入、正半周被限幅為0V的正弦波（幅值-15V~0V）。3.（1）限流電阻R的取值范圍：負載電流IL=UZ/RL=5V/500Ω=10mA；最小輸入時，R≥(UImin-UZ)/(IZmin+IL)=(15V-5V)/(5mA+10mA)=10V/15mA≈666.7Ω；最大輸入時，R≤(UImax-UZ)/(PZM/UZ-IL)=(25V-5V)/(0.25W/5V-10mA)=20V/(50mA-10mA)=20V/40mA=500Ω（矛盾，說明需調(diào)整參數(shù)或題目條件）注：正確計算應為最大輸入時，穩(wěn)壓管最大電流IZmax=PZM/UZ=0.25W/5V=50mA，此時R≥(UImax-UZ)/(IZmax+IL)？不，限流電阻需滿足：當UI最小，IZ≥IZmin→R≤(UImin-UZ)/(IL-IZmin)（若IL>IZmin）；當UI最大，IZ≤IZmax→R≥(UImax-UZ)/(IL+IZmax)。本題中IL=10mA≥IZmin=5mA，故：Rmin=(UImax-UZ)/(IL+IZmax)=(25-5)/(10+50)=20/60≈333.3Ω；Rmax=(UImin-UZ)/(IL-IZmin)=(15-5)/(10-5)=10/5=2000Ω；因此R范圍為333.3Ω~2000Ω（原計算錯誤，正確邏輯為限流電阻需保證IZ在IZmin~IZmax之間）。（2）當UI=20V，RL=250Ω時，IL=5V/250Ω=20mA；總電流I=(UI-UZ)/R，假設R取中間值1000Ω（在333.3~2000Ω范圍內(nèi)），則I=(20-5)/1000=15mA；此時IZ=I-IL=15mA-20mA=-5mA（負號表示IZ<IZmin，穩(wěn)壓管未工作在穩(wěn)壓區(qū)）。需減小R以增大I，例如R=500Ω時，I=(20-5)/500=30mA，IZ=30mA-20mA=10mA≥IZmin=5mA，此時穩(wěn)壓管正常工作。五、綜合分析題可能故障原因：（1）電容濾波電路中電容容量過大或負載電阻過小，導致濾波電容充電后放電時間延長，電壓峰值超過√2U2（理論值）；（2）穩(wěn)壓管選型不當：穩(wěn)定電壓UZ過高或耗散功率PZM不足，導致