第一章常用半导体器件 自测题 、判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果填入空内 (1)在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P型 半导体。 (2)因为N型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。() (3)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。() (4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。 5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电 压,才能保证其RGs大的特点。() (6)若耗尽型N沟道MOS管的Us大于零,则其输入电阻会明显变小 解:(1)√ (3)√ (5)√ (6) 、选择正确答案填入空内 (1)PN结加正向电压时,空间电荷区将 A.变窄 B.基本不变 C.变宽 (2)设二极管的端电压为U,则二极管的电流方程是 B. I U/U, (3)稳压管的稳压区是其工作在 A.正向导通B反向截止 C.反向击穿 (4)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 A.前者反偏、后者也反偏 B.前者正偏、后者反偏 C.前者正偏、后者也正偏 5)UGs=0ⅴ时,能够工作在恒流区的场效应管有 A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管 解:(1)A(2)C(3)C (5)AC 第一章题解-1
第一章 常用半导体器件 自 测 题 一 、判 断下列说 法是否正 确 ，用“ √ ”和“ ×”表示判断 结果填入 空内。 （ 1） 在 N 型半导 体中如果 掺入足够 量的三价 元素，可 将其改型 为 P 型 半导体。（ ） （ 2）因为 N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ） （ 3） PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） （ 4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。 （ ） （ 5）结型场效应管外加的栅 -源电压应使栅 -源间的耗尽层承受反 向 电 压，才能保证其 R G S 大的特点。（ ） （ 6）若 耗尽型 N 沟 道 MOS 管 的 UG S 大 于零，则 其 输入电阻 会明显变 小 。 （ ） 解 ：（ 1） √ （ 2） × （ 3） √ （ 4） × （ 5） √ （ 6） × 二、选择正确答案填入空内。 （ 1） PN 结加正向电压时，空间电荷区将 。 A. 变 窄 B. 基本不变 C. 变 宽 （ 2）设二极管的端电压为 U，则二极管的电流方程是 。 A. I S e U B. U UT I eS C. (e 1) IS U UT － （ 3）稳压管的稳压区是其工作在 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 （ 4） 当 晶体管工 作在放大 区时，发 射结电压 和集电结 电压应为 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （ 5） UG S＝ 0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 解 ：（ 1） A （ 2） C （ 3） C （ 4） B （ 5） A C 第一章题解 － 1
、写出图T1.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压UD=0.7V 2 V RI DY V 本 D 2V 2V 解:Uo1≈1.3V,Uo2=0,Uo3≈-1.3V,Uo4≈2V,Uos≈1.3V, 四、已知稳压管的稳压值Uz=6V,稳定电流的最小值 Iz=5mA。求 图T1.4所示电路中Uo1和Uo2各为多少伏。 500g2 10V R D本2ko10V 本 R 2k9 图T1.4 解:Uo1=6V,Uo2=5V 第一章题解-2
三 、写出图 T1.3 所 示各电路 的输出电 压值，设 二 极管导通 电 压 UD＝ 0.7V。 图 T1.3 解 ： UO 1≈ 1.3V， UO 2＝ 0， UO 3≈ － 1.3V， UO 4≈ 2V， UO 5≈ 1.3V， UO 6≈ － 2V。 四 、已知稳 压管的稳 压 值 UZ＝ 6V，稳定 电流的最 小 值 IZmin＝ 5mA。 求 图 T1.4 所示电路中 UO 1 和 UO 2 各为多少伏。 图 T1.4 解 ： UO 1＝ 6V， UO 2＝ 5V。 第一章题解 － 2
五、某晶体管的输出特性曲线如图T1.5所示,其集电极最大耗散功率 PcM=200mW,试画出它的过损耗区 i /mA T1.5 解图T1.5 解:根据PcM=200mW可得:UcE=40V时lc=5mA,UcE=30V时lc ≈6.67mA,UcE=20V时lc=10mA,UcE=10V时lc=20mA,将各点连接成 曲线,即为临界过损耗线,如解图T1.5所示。临界过损耗线的左边为过损耗 六、电路如图T1.6所示,Vcc=15V,B=100,UBE=0.7V。试问: (1)Rb=50k9时 (2)若T临界饱和,则Rb≈? Q+I 解:(1)Rb=50kΩ时,基极电流、集 5kQ 电极电流和管压降分别为 。-U H A Ic=BlB=2.6mA IcRc=2V 所以输出电压Uo=UcE=2V。 图T1.6 (2)设临界饱和时UcEs=UBE=0.7V,所以 c-c=2.86mA R A R,=m-m454 第一章题解
五、某 晶 体管的 输 出特性 曲 线如图 T1.5 所 示，其 集 电极最 大 耗散功 率 PC M＝ 200mW，试画出它的过损耗区。 图 T1.5 解 图 T1.5 解 ： 根 据 PC M＝ 200mW 可 得 ： UC E＝ 40V 时 IC＝ 5mA， UC E＝ 30V 时 IC ≈ 6.67mA， UC E＝ 20V 时 IC＝ 10mA， UC E＝ 10V 时 IC＝ 20mA， 将 各点连接 成 曲 线 ，即 为 临界过损 耗线，如 解 图 T1.5 所示。临 界 过损耗线 的左边为 过 损 耗 区 。 六、电路如图 T1.6 所示， VC C＝ 15V， β ＝ 100， UB E＝ 0.7V。试问： （ 1） Rb＝ 50kΩ时， u O＝ ？ （ 2） 若 T 临界饱和，则 Rb≈ ？ 解 ：（ 1） Rb＝ 50kΩ时，基 极电流、 集 电极电流和管压降分别为 26 b BB BE B = − = R V U I μ A 2V 2.6mA CE CC C C C B = − = = = U V I R I β I 所以输出电压 UO＝ UC E＝ 2V。 图 T1.6 （ 2）设临界饱和时 UCES＝ UB E＝ 0.7V，所以 ≈ Ω − = = = = − = 45.4k 28.6 A 2.86mA B BB BE b C B c CC CES C I V U R I I R V U I µ β 第一章题解 － 3
七.测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表T1.7所示, 它们的开启电压也在表中。试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电 阻区),并填入表内。 表T1.7 管号Ucsm八Us/VUc/V|Un/V工作状态 Tr 5 10 6 解:因为三只管子均有开启电压,所以它们均为增强型MOS管。根据 表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态,如解表T1.7所示。 解表T17 管号Usm/VUs/VUc/V|U/V|工作状态 TI 恒流区 T 10 截止区 T 4 6 可变电阻区 习 题 1.1选择合适答案填入空内 (1)在本征半导体中加入_元素可形成N型半导体,加入_元素 可形成P型半导体。 A.五价 B.四价 C.三价 (2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将 A.增大 B.不变 (3)工作在放大区的某三极管,如果当lB从12μA增大到22μA时 lc从1mA变为2mA,那么它的B约为 A.83 B.9 C.100 (4)当场效应管的漏极直流电流ⅠD从2mA变为4mA时,它的低频跨 导gm将 A.增大 B.不变 C.减小 (3)C 第一章题解
七．测 得某放大 电路中三 个 MOS 管 的三个电 极的电位 如 表 T1.7 所 示 ， 它 们的开启 电压也在 表 中 。试 分析各管 的工作状 态 (截止区 、恒 流 区 、可 变 电 阻区），并填入表内。 表 T1.7 管 号 UG S（ t h ）/V US /V UG/V UD/V 工作状态 T1 4 － 5 1 3 T2 － 4 3 3 10 T3 － 4 6 0 5 解 ： 因为三 只管子均 有开启电 压，所以 它们均为 增强型 MOS 管。根 据 表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态，如解表 T1.7 所示。 解 表 T1.7 管 号 UG S（ t h ）/V US /V UG/V UD/V 工作状态 T1 4 － 5 1 3 恒流区 T2 － 4 3 3 10 截止区 T3 － 4 6 0 5 可变电阻区 习 题 1.1 选择合适答案填入空内。 （ 1）在 本征半导 体中加入 元 素 可形成 N 型 半导体 ，加 入 元 素 可形成 P 型半导体。 A. 五 价 B. 四 价 C. 三 价 （ 2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 。 A. 增 大 B. 不 变 C. 减 小 （ 3） 工 作在放大 区的某三 极管，如 果 当 IB 从 12μ A 增 大 到 22μ A 时 ， IC 从 1mA 变 为 2mA，那么它的 β 约 为 。 A. 83 B. 91 C. 100 （ 4） 当 场效应管 的漏极直 流 电 流 ID 从 2mA 变 为 4mA 时 ，它的低 频 跨 导 gm 将 。 A.增 大 B.不 变 C.减 小 解 ：（ 1） A ， C （ 2） A （ 3） C （ 4） A 第一章题解 － 4
1.2能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端?为什么? 解:不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系,当端电压为 1.5V时,管子会因电流过大而烧坏 1.3电路如图P1.3所示,已知u1=10 sin a I(v),试画出v1与uo的波形。 设二极管正向导通电压可忽略不计 图P13 解图P1.3 解:ui和u。的波形如解图P1.3所示 1.4电路如图P14所示,已知v;=5 sin o t(V),二极管导通电压Up 0.7V。试画出u;与lo的波形,并标出幅值 R D 3.7 3V 3V 37 图P1 解图P1 解:波形如解图P1.4所示。 第一章题解
1.2 能否将 1.5V 的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？ 解 ：不 能 。因 为 二极管的 正向电流 与其端电 压成指数 关系，当 端 电 压 为 1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。 1.3 电 路如图 P1.3 所 示 ， 已 知 ui＝ 10sinω t(v)， 试画出 ui 与 u O 的波形 。 设二极管正向导通电压可忽略不计。 图 P1.3 解 图 P1.3 解 ： ui 和 uo 的波形如解图 P1.3 所示。 1.4 电 路 如 图 P1.4 所示，已 知 ui＝ 5sinω t (V)， 二极管导 通 电 压 UD＝ 0.7V。试画出 ui 与 u O 的波形，并标出幅值。 图 P1.4 解 图 P1.4 解 ： 波形如解图 P1.4 所示。 第一章题解 － 5
1.5电路如图P1.5(a)所示,其输入电压m11和u12的波形如图(b)所 示,二极管导通电压UD=0.7V。试画出输出电压uo的波形,并标出幅值 0.3 D ll 12K 03 图P1.5 解:uo的波形如解图P1.5所示。 3.7 解图P1.5 第一章题解-6
1.5 电 路如图 P1.5（ a）所示 ，其输入 电 压 uI 1 和 uI 2 的波形 如图（ b） 所 示，二极管导通电压 UD＝ 0.7V。试画出输出电压 u O 的波形，并标出幅值。 图 P1.5 解 ： u O 的波形如解图 P1.5 所示。 解 图 P1.5 第一章题解 － 6
1.6电路如图P1.6所示,二极管导通电压UD=0.7V,常温下Ur≈26mV 电容C对交流信号可视为短路;vi为正弦波,有效值为10mV。 试问二极管中流过的交流电流有效值 为多少? 解:二极管的直流电流 ID=(V-UD)/R=2.6mA 500g 亚 其动态电阻 2V rD≈Ur/lD=109 故动态电流有效值 ld=U/rp≈lmA 图P16 1.7现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通电压 为0.7V。试问 (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少 (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少? 解:(1)两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压 值 (2)两只稳压管并联时可得07V和6V等两种稳压值。 1.8已知稳压管的稳定电压Uz=6V,稳定电流的最小值 Iz=5mA, 最大功耗PzM=150mW。试求图Pl8所 示电路中电阻R的取值范围。 解:稳压管的最大稳定电流 IZM= PZM/UZ= 25mA U1=15V 本 U=6V 电阻R的电流为lM~ Iz,所以其 取值范围为 R z=0.36~18kg P1.8 第一章题解一7
1.6 电 路如图 P1.6 所 示 ，二 极管导通 电 压 UD＝ 0.7V，常 温 下 UT≈ 26mV， 电 容 C 对交流信号可视为短路； ui 为正弦波，有效值为 10mV。 试问二极管中流过的交流电流有效值 为多少？ 解 ： 二极管的直流电流 ID＝ （ V－ UD） /R＝ 2.6mA 其动态电阻 r D≈ UT/ID＝ 10Ω 故动态电流有效值 I d＝ Ui /r D≈ 1mA 图 P1.6 1.7 现 有两只稳 压管，它 们的稳定 电压分别 为 6V 和 8V，正向 导 通 电 压 为 0.7V。试问： （ 1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （ 2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？ 解 ：（ 1） 两只稳压 管串联时 可 得 1.4V、 6.7V、 8.7V 和 14V 等 四种稳 压 值 。 （ 2）两只稳压管并联时可得 0.7V 和 6V 等两种稳压值。 1.8 已 知稳压管 的稳定电压 UZ＝ 6V， 稳定电 流的最小值 IZ mi n＝ 5mA， 最 大 功 耗 PZ M＝ 150mW。 试求图 P1.8 所 示电路中电阻 R 的取值范围。 解 ： 稳压管的最大稳定电流 IZ M＝ PZ M/UZ＝ 25mA 电 阻 R 的 电 流 为 IZ M～ IZ mi n，所 以 其 取值范围为 = Ω − = 0.36 1.8k Z I Z ～ I U U R 图 P1.8 第一章题解 － 7
1.9已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压Uz=6V,最小稳定电流 Iz=5mA,最大稳定电流 Iz=25mA (1)分别计算U1为10V、15V、35V三种情况下输出电压Uo的值 (2)若U1=35V时负载开路,则会 出现什么现象?为什么? 解:(1)当U1=10V时,若 U 6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最 RU 500g 小稳定电流,所以稳压管未击穿。故 U U1≈3.33 R+RL 当U1=15V时,稳压管中的电流大于最 图P1.9 小稳定电流 I,所以 Uo=Uz=6V 同理,当U1=35V时,Uo=Uz=6V。 (2)ID,=(U1-Uz/R=29mA>lzM=25mA,稳压管将因功耗过大而损 坏 1.10在图P1.10所示电路中,发光二极管导通电压UD 1.5V,正向电流在5~15mA时才能正常工作。试问 (1)开关S在什么位置时发光二极管才能发光? (2)R的取值范围是多少 D 解:(1)S闭合 (2)R的范围为 Rm=(-Ub)bmx≈2339 Rmax=(-Up)/Ipmin=700Q2o 图P1.10 第一章题解一8
1.9 已 知 图 P1.9 所示电 路 中 稳压管的 稳定电压 UZ＝ 6V， 最小稳定 电 流 IZ mi n＝ 5mA，最大稳定电流 IZ ma x＝ 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？ 解 ：（ 1） 当 UI＝ 10V 时，若 UO＝ UZ ＝ 6V，则稳 压管的电 流 为 4mA， 小于其最 小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 I 3.33V L L O ⋅ ≈ + = U R R R U 当 UI＝ 15V 时，稳压管中的电流大于最 图 P1.9 小稳定电流 IZ mi n，所以 UO＝ UZ＝ 6V 同理，当 UI＝ 35V 时 ， UO＝ UZ＝ 6V。 （ 2） I D = (UI −UZ ) R = Z 29mA＞ IZ M＝ 25mA，稳 压管将因 功耗过大 而 损 坏 。 1.10 在 图 P1.10 所示电路 中，发光 二极管导 通电压 UD ＝ 1.5V，正向电流在 5～ 15mA 时才能正常工作。试问： （ 1）开关 S 在什么位置时发光二极管才能发光？ （ 2） R 的取值范围是多少？ 解 ：（ 1） S 闭合。 （ 2） R 的范围为 = − = Ω。 = − ≈ Ω ( ) 700 ( ) 233 max D Dmin min D Dmax R V U I R V U I 图 P1.10 第一章题解 － 8
1.11电路如图P1.11(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压Uz=3V,R的 取值合适,u的波形如图(c)所示。试分别画出uo1和uo2的波形。 D本 图P1.11 解:波形如解图P1.11所示 解图P1.11 1.12在温度20℃时某晶体管的lcBo=2μA,试问温度是60℃时lo 解:60℃时lcBo≈lBo(m=20c)=32uA 第一章题解-9
1.11 电路如 图 P1.11（ a）、（ b）所 示 ，稳 压 管的稳定 电 压 UZ＝ 3V，R 的 取值合适， uI 的波形如图（ c）所示。试分别画出 u O 1 和 u O 2 的波形。 图 P1.11 解 ： 波形如解图 P1.11 所 示 解 图 P1.11 1.12 在 温 度 20℃ 时某晶体 管 的 ICBO＝ 2μ A， 试 问温度是 60℃ 时 ICBO ≈ ？ 解 ： 60℃ 时 ICBO≈ ＝ 32μ A。 5 ICBO（T＝20°C） 第一章题解 － 9
1.13有两只晶体管,一只的B=200,lcEo=200uA:另一只的B=100, lcEo=10μA,其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子?为什么? 解:选用B=100、lcBo=10μA的管子,因其B适中、lcEo较小,因而 温度稳定性较另一只管子好。 1.14已知两只晶体管的电流放大系数B分别为50和100,现测得放大电 路中这两只管子两个电极的电流如图P1.14所示。分别求另一电极的电流 标出其实际方向,并在圆圈中画出管 100A I mA 图P1.14 解:答案如解图P1.14所示。 1.01mA 5 mA (a) (b) 解图P1.14 第一章题解-10
1.13 有 两只晶体 管 ，一只的 β ＝ 200，ICEO＝ 200μ A；另 一 只 的 β ＝ 100， ICEO＝ 10μ A，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？ 解 ：选 用 β ＝ 100、ICBO＝ 10μ A 的 管 子 ，因 其 β 适中、ICEO 较小，因 而 温度稳定性较另一只管子好。 1.14 已 知两只晶 体管的电 流放大系 数 β 分 别 为 50 和 100，现测得 放 大 电 路 中这两只 管子两个 电极的电 流如图 P1.14 所示。分别求另一电极的电流， 标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。 图 P1.14 解 ： 答案如解图 P1.14 所示。 解 图 P1.14 第一章题解 － 10