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Uos大于零,则其输入电阻会明显变小 解: 、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 B./ U/U, C.5( (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 (3)C (4)B (5)AC 第一章题解-1
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 Se 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
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。 2V D D 平 U 2 V 图T13 解:Uo1≈1.3V,Uo2=0,Uo3≈-1.3V,Uo4≈2V,Uos≈1.3V U06≈-2V。 四、已知稳压管的稳压值Uz=6V,稳定电流的最小值zmin=5mA。求 图T14所示电路中Uo1和Uo2各为多少伏 500g2 2kQ 10V D本2kn10v R D 2kQ 图T14 解:Uo1=6V,Uo2=5V 第一章题解-2
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 ≈2 V，UO 5 ≈1.3 V， UO 6≈－2V。 四、 已 知稳 压 管的 稳 压值 UZ＝ 6V，稳 定 电流 的 最小 值 I Zmi n ＝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
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 cM=200mW,试画出它的过损耗区。 20 10 图 解图T1.5 解:根据PcM=200mW可得:UcE=40V时lc=5mA,UcE=30V时lc ≈667mA,UcE=20V时Ic=10mA,UcE=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 六、电路如图T1.6所示,Vcc=15V,B=100,UBE=0.7V。试问 (1)Rb=50k9时,uo=? (2)若T临界饱和,则Rb≈? 解:(1)Rb=50kΩ时,基极电流、集 5kQ 电极电流和管压降分别为 A (2V Ic=BlB=2.6mA IcRc=2V 所以输出电压Uo=UCE=2V (2)设临界饱和时UcEs=U/BE=0.7V,所以 2.86mA R。 第一章题解一3
第一章题解－ 3 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 。 图 T1.5 解 图 T1.5 解 ： 根据 PCM＝2 00m W 可得 ：UCE ＝40 V 时 I C＝5m A， UCE ＝3 0V 时 IC ≈6.6 7mA，UCE ＝20 V 时 I C＝10m A，UCE＝ 10 V 时 I C＝ 20m A， 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，V C C＝ 15V， β＝ 100，UBE ＝0.7 V。 试 问： （1）Rb＝50kΩ时，uO ＝ ？ （2）若 T 临界饱 和 ，则 Rb ≈ ？ 解 ：（1）Rb ＝50 kΩ 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 μA 2V 2.6mA CE CC C C C B = − = = = U V I R I I 所以输出电压 UO＝ UCE ＝2 V。 图 T1.6 （2）设临界饱和 时 UCE S＝ UBE ＝0.7 V，所 以 − = = = = − = 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
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T17 管号Uscm/VUs/|Uc/v|U/V工作状态 T 5 T 4 10 T3 4 6 0 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 管号| UGS(th)/V UcVU/V工作状态 4 4 10 可变电阻区 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 (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
第一章题解－ 4 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（ th）/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 MO S 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（ th）/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 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 I D 从 2m A 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
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 ar(v),试画出v与lo的波形 设二极管正向导通电压可忽略不计。 10 图P13 解图P1.3 解:l1和o的波形如解图P1.3所示 1.4电路如图P1.4所示,已知l1=5 sin o I(V),二极管导通电压Un 0.7V。试画出v与lo的波形,并标出幅值 V530 /VI 3.7 3.7 图 P1.4 解图P14 解:波形如解图P1.4所示。 第一章题解-5
第一章题解－ 5 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 P 1.3 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 P1.3 解 ： ui 和 uo 的波形如解图 P1. 3 所示。 1.4 电路如图 P 1.4 所 示 ，已 知 ui ＝5 sinωt (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
5电路如图P1.5(a)所示,其输入电压m和un2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 uu/v +5V) 0.3 世LL「 0.3 图P1.5 解:lo的波形如解图Pl.5所示。 解图P1.5 第一章题解-6
第一章题解－ 6 1.5 电路如 图 P 1.5（ a）所 示 ，其 输 入电 压 uI1 和 u I2 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。 解 图 P1.5
1.6电路如图P1.6所示,二极管导通电压Ub=0.7V,常温下Ur≈26mV, 电容C对交流信号可视为短路:v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? 9‖ 解:二极管的直流电流 ID=(V-UD)/R=2.6mA 500g2 其动态电阻 2V 故动态电流有效值 ld=U/rb≈lmA 图 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14V、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=5mA, 最大功耗PzM=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= PZM/UZ=25mA U=15V D本U。=6V 电阻R的电流为IM~ lamin,所以其 取值范围为 R=1-(2z=036-18kg2 图P1.8 第一章题解一7
第一章题解－ 7 1.6 电路如 图 P1. 6 所 示 ，二 极 管导 通 电压 UD ＝0.7 V，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 10m V。 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 I D＝（V－UD）/R＝2.6mA 其动态电阻 rD≈UT/I D＝10Ω 故动态电流有效值 I d＝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 8 V， 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 1.4 V、 6.7V、8.7 V 和 14 V 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 I Z mi n ＝5mA， 最大 功 耗 P Z M＝ 150mW。 试求 图 P 1.8 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＝PZM/UZ＝25 mA 电 阻 R 的 电 流为 I Z M～I Zmi n ，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 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Uo=U 1kΩ 6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最 502)Uo RII 小稳定电流,所以稳压管未击穿。故 U RL U1≈3.33V R+R 当U1=15V时,稳压管中的电流大于最 图P1.9 小稳定电流 Iz,所以 Uo=Uz=6V 同理,当U1=35V时,Uo=Uz=6V。 (2)ID,=(U1-Uz)/R=29mA>zM=25mA,稳压管将因功耗过大而损 坏 10在图P10所示电路中,发光三极管导通电压C+y 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: 闭合 (2)R的范围为 Rmin =(v-Up)/IDmax :233Q2 Ra=(-U)/lbmn=700g。 图P1.10 第一章题解-8
第一章题解－ 8 1.9 已知图 P1. 9 所 示 电 路中 稳 压管 的 稳定 电 压 UZ＝6 V， 最 小稳 定 电流 IZmi n＝5mA，最大 稳 定电 流 I Z max ＝2 5mA。 （1）分别计算 UI 为 1 0V、15 V、35 V 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＝ 10V 时， 若 UO ＝UZ ＝6V， 则稳 压 管 的电 流 为 4 mA，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 IZmi n ，所 以 UO＝UZ＝6V 同理，当 UI＝35V 时 ，UO ＝UZ＝6 V。 （2） I D = (UI −UZ ) R = Z 29m A＞I Z M＝25 mA，稳 压 管将 因 功耗 过 大而 损 坏。 1.10 在图 P1.1 0 所 示 电路 中 ，发 光 二极 管 导通 电 压 UD ＝1.5V，正向电流 在 5～1 5mA 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,m的波形如图(c)所示。试分别画出uon和uo2的波形 D,Z u. 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le 解:60℃时lcBo≈lCBo(r=2Pc)=32uA。 第一章题解一9
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＝3 V，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 P1.11 所 示 解 图 P1.11 1.12 在温度 2 0℃ 时 某晶 体 管的 I CBO ＝2μ A， 试 问温 度是 60℃时 I CBO ≈？ 解 ： 60℃时 ICBO≈ 5 ICBO（T＝20C）＝32μ A
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β=100、lcBo=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,并在圆圈中画出管子 100uA \1mA 5.1 mA 图P114 解:答案如解图P1.14所示。 LOImA 5mA (a) b) 解图P 第一章题解
第一章题解－10 1.13 有两只 晶 体管 ，一只 的 β＝ 200，ICE O＝ 200μA；另一 只 的β ＝1 00， ICE O＝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、I CB O＝ 10μA 的 管子 ，因 其β 适中、ICE O 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 10 0，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