第一章常用半导体器件 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 减小 (3)工作在放大区的某三极管,如果当l从12μA增大到22μA时,l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D从2mA变为4mA时,它的低频跨导g A.增大 B.不变 (2)A 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a1=10 sin a t(v),试画出u1与o的波形。 设二极管正向导通电压可忽略不计 图P1.3 第一章题解
第一章题解- 1 第一章 常用半导体器件 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 1 2μ A 增大到 22μA 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 2m A 变 为 4 mA 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 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 =10 sinωt (v), 试画 出 ui 与 uO 的波 形。 设二极管正向导通电压可忽略不计。 图 P1.3
解图 解:v和u的波形如解图P1.3所示。 1.4电路如图P1.4所示,已知u;=5 sIna t(V),二极管导通电压l=0.7V。 试画出u1与的波形,并标出幅值 平D2本 3V 3V. 图P1.4 解图P1.4 解:波形如解图P1.4所示。 1.5电路如图P1.5(a)所示,其输入电压u1和2的波形如图(b)所示, 二极管导通电压=0.7Ⅴ。试画出输出电压的波形,并标出幅值。 D K (b) 图 解:u0的波形如解图P1.5所示。 第一章题解-2
第一章题解- 2 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= 5si nω 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。 图 P1.4 解 图 P1.4 解 : 波形如解图 P1.4 所示 。 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 uO 的 波 形, 并 标出 幅 值。 图 P1.5 解 : uO 的波形如解图 P1.5 所示
u2/VI 」「 解图P1.5 1.6电路如图P1.6所示,二极管导通电压D=0.V,常温下b≈26mV,电 容C对交流信号可视为短路;u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 l=(V-)/R=2.6mA 500g2 其动态电阻 ≈b/=109 故动态电流有效值 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? 第一章题解一3
第一章题解- 3 解 图 P1.5 1. 6 电路如 图 P1 .6 所 示 ,二 极 管导 通 电压 UD =0 .7V, 常温 下 UT ≈26 mV,电 容 C 对交流信号可 视 为短 路 ;ui 为 正 弦波 , 有效 值 为 1 0mV。 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 rD≈UT /ID=10Ω 故动态电流有效值 Id=Ui /rD≈1mA 图 P1.6 1. 7 现有两 只稳 压 管,它们 的 稳定 电 压分 别 为 6 V 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l=6V,稳定电流的最小值Izin=5mA,最大功 耗P2x=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 IzM= PI/Uz= 25mA U1=15V D本U=6V 电阻R的电流为l~I,所以其 取值范围为 U, -U. 0.36~1.8k 1.9已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压l=6V,最小稳定电流I mA,最大稳定电流 1z=25mA。 (1)分别计算1为10V、15V、35V三种情况下输出电压U的值 (2)若1=35V时负载开路,则会出 现什么现象?为什么? 解:(1)当1=10V时,若=lz I kQ 6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最小稳1 R 定电流,所以稳压管未击穿。故 R1 1≈3.33V R+R 当矶=15V时,稳压管中的电流大于最 小稳定电流l2an,所以 U=Uz=6V 同理,当V1=35V时,l=l2=6V 第一章题解-4
第一章题解- 4 (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 1.4 V、 6.7 V、 8.7 V 和 14 V 等四 种 稳压 值 。 (2)两只稳压管并 联 时可 得 0.7 V 和 6V 等 两 种稳 压 值。 1. 8 已知稳 压 管的 稳 定电 压 UZ =6 V, 稳 定电 流 的最 小 值 IZmin =5m A, 最 大功 耗 PZ M =15 0mW。 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 ~IZmin , 所以 其 取值范围为 = − = 0.36 1.8k Z I Z ~ I U U R 图 P1.8 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 IZmin =5mA,最大稳定 电 流 IZmax =25 mA。 (1)分别计算 UI 为 1 0V、15 V、 35V 三 种 情况 下 输出 电 压 UO 的值; ( 2)若 UI =35 V 时负 载 开路 ,则 会出 现什么现象?为什 么? 解 :(1)当 UI =1 0V 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 IZmin,所 以 UO=UZ=6V 同理,当 UI=35V 时 ,UO =UZ =6 V
(2)D2=(1-Uz)/R=29mA>hu=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lb 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 Rm=(-UD)/m≈23392 Rax =(-UD/IDmin =70092 图P1.10 1.11电路如图P1.11(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压l=3V,R的取值 合适,的波形如图(c)所示。试分别画出h1和lo2的波形。 入 D 图P1.11 解:波形如解图P1.11所示 第一章题解-5
第一章题解- 5 (2) I D = (UI −UZ ) R = Z 29mA>IZ M=25m A, 稳 压管 将 因功 耗 过 大而 损 坏。 1. 10 在图 P 1.1 0 所 示 电路 中 ,发 光 二极 管 导 通电 压 UD =1.5V,正向电流 在 5~ 15m A 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 = − = 。 = − ( ) 700 ( ) 233 max D Dmin min D Dmax R V U I R V U I 图 P1.10 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 uO 1 和 uO 2 的波 形 。 图 P1.11 解 : 波形如解图 P 1.11 所示
解图P1.11 1.12在温度20℃时某晶体管的(0=2μA,试问温度是60℃时Igo≈? 解:60℃时I0≈1Bo(r=2c)=32uA 1.13有两只晶体管,一只的B=200,IcE=200μA:另一只的B=100,Cco 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β=100、Ico=10μA的管子,因其B适中、lco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 100uA 第一章题解-6
第一章题解- 6 解 图 P1.11 1.12 在温度 20℃时某晶 体 管的 IC B O= 2μ A,试 问 温度 是 6 0℃ 时 IC B O≈ ? 解 : 60℃时 ICBO≈ 5 ICBO(T=20C)=32μA。 1. 13 有两只 晶 体管 ,一只 的 β= 200,ICEO =20 0μA;另 一只 的 β= 100,ICEO =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 5 0 和 1 00,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。 1.01mA 5mA 解图P1.14 1.15测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.15所示。在圆圈中画出 管子,并分别说明它们是硅管还是锗管 12V 12 V 12 V 3v 912V ).9()T.,a() 14.8V o15V 图P1 第一章题解一7
第一章题解- 7 图 P1.14 解 : 答案如解图 P1.14 所示。 解 图 P1.14 1 . 15 测得放 大 电路 中 六只 晶 体管 的 直流 电 位如 图 P1. 15 所示 。在 圆圈 中 画出 管子,并分别说明它们是硅管还是锗管。 图 P1.15
解:晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表P1.15所示 解表P1.15 NPN PNP PNPI NPN 1.16电路如图P1.16所示,晶体管导通时l=0.7V,B=50。试分析VB为 0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压的值 解:(1)当VB=0时,T截止,=12V。 +I (2)当VB=1V时,因为 (+12V) 60μA Ro R1 Ico=BIBo=3mA SkQ Mo=Vcc-IcoRc=9V 所以T处于放大状态。 (3)当V=3V时,因为 =160uA 图P1.16 R Ioo =Blbo =8mA 所以T处于饱和状态。 1.17电路如图P1.17所示,试问B大于多 -O+I 少时晶体管饱和? R R 解:取ls=lE,若管子饱和,则 100 B Rb Ro T R=BRo 所以,B≥=100时,管子饱和。 第一章题解
第一章题解- 8 解 : 晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表 P 1.1 5 所示 。 解表 P1.15 管号 T1 T2 T3 T4 T5 T6 上 e c e b c b 中 b b b e e e 下 c e c c b c 管型 PNP NPN NPN PNP PNP NPN 材料 Si Si Si Ge Ge Ge 1 . 16 电路如 图 P1. 16 所示 , 晶体 管 导通 时 UB E= 0.7 V, β= 50。试 分 析 VB B 为 0V、1V、1.5V 三 种情 况 下 T 的 工作 状 态及 输 出电 压 uO 的值 。 解 :(1)当 VB B=0 时,T 截止,uO =12 V。 (2)当 VB B=1V 时, 因 为 60 b BB BEQ BQ = − = R V U I μA 9V 3mA O CC CQ C CQ BQ = − = = = u V I R I I 所以 T 处于放大状 态 。 (3)当 VB B=3V 时, 因 为 160 b BB BEQ BQ = − = R V U I μA 图 P1.16 O CQ C BE CQ BQ 8mA u V I R U I I = CC − < = = 所以 T 处于饱和状 态 。 1 . 17 电路 如 图 P1 .1 7 所示 , 试问 β 大于 多 少时晶体管饱和? 解 : 取 UCES=UB E,若管子饱和 , 则 b C C CC BE b CC BE R R R V U R V U = − = − 所以, 100 C b = R R 时,管子饱 和 。 图 P 1.17
1.18电路如图P1.18所示,晶体管的B=50,|lnE|=0.2V,饱和管压降|ls 0.1V:稳压管的稳定电压l=5V,正向导通电压l=0.5V。试问:当1=0V时 5V时uo 解:当u=0时,晶体管截止,稳压管 击穿,=-bz=-5V (-12V 当a=-5V时,晶体管饱和,b=0.1V。 R Ik 因为 Rb 10k Ic=BB=24mA -CIRo 1.19分别判断图P1.19所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态 R T R 6V R 章题解一9
第一章题解- 9 1 .18 电路 如图 P1. 18 所 示,晶 体 管 的β =5 0,|UB E |= 0.2 V,饱和 管 压降 |UC E S | =0. 1V;稳 压 管的 稳 定电 压 UZ =5 V,正 向导 通 电压 UD= 0.5 V。试 问:当 uI =0 V 时 uO=?当 uI=-5V 时 uO = ? 解 :当 uI =0 时,晶 体管 截 止,稳压 管 击穿,uO=-UZ=- 5V。 当 uI= -5 V 时 ,晶 体 管饱 和,uO= 0.1 V。 因为 24mA 480μA C B b I BE B = = = − = I I R u U I EC CC C RC VCC U =V − I < 图 P 1.18 1.19 分别判断图 P1.19 所 示各 电 路中 晶 体管 是 否 有可 能 工作 在 放大 状 态
图P1.1 解:(a)可能b)可能(c)不能 (d)不能,T的发射结会因电流过大而损坏 (e)可能 1.20已知某结型场效应管的Dss=2mA,Us(o)=-4V,试画出它的转移特 性曲线和输出特性曲线,并近似画出予夹断轨迹。 解:根据方程 ip =lpss (1 逐点求出确定的s下的i,可近似画出转移特性和输出特性:在输出特性中,将 各条曲线上lD=Ls(or)的点连接起来,便为予夹断线:如解图P1.20所示 in/mA 0.5 解图P1.20 1.21已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为 4V、8V、12V,管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种管子(结型管、MOS管 增强型、耗尽型),并说明①、②、③与G、S、D的对应关系。 解:管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管,三个极①、②、③与G、S D的对应关系如解图P1.21所示 第一章题解
第一章题解-10 图 P1.19 解 :(a)可能 (b)可能 (c)不能 (d)不能,T 的 发 射结 会 因电 流 过大 而 损坏 。 (e)可能 1. 20 已知某 结 型场 效 应管 的 IDSS= 2mA,UG S ( off ) = -4V, 试画 出 它的 转 移特 性曲线和输出特性曲线,并近似画出予夹断轨迹。 解 : 根据方程 2 GS(th) GS D DSS (1 ) U u i = I − 逐点 求 出确 定 的 uG S 下 的 iD,可 近 似 画出 转 移特 性 和输 出 特性;在 输 出特 性 中,将 各条曲线上 uG D=UG S ( off ) 的点 连 接起 来 ,便 为 予夹 断 线; 如 解 图 P1 .20 所 示。 解 图 P1.20 1 . 21 已知 放大 电 路中 一 只 N 沟道 场 效应 管 三个 极 ①、 ② 、③ 的 电位 分 别为 4V、 8V、12 V, 管 子工 作 在恒 流 区。 试 判断 它 可 能是 哪 种管 子 (结 型 管、 MOS 管、 增强型、耗尽型),并 说 明 ①、②、③与 G、S、D 的 对应 关 系。 解 : 管子 可 能是 增 强型 管 、耗 尽 型管 和 结 型管 , 三个 极 ①、 ② 、③ 与 G、S、 D 的对应关系如解 图 P 1.2 1 所示