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UGs大于零,则其输入电阻会明显变小 解:(1)√ (3)√ (4) (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 A. Is C. Is(eT-l) (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)Uos=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 (4)B (5)AC 第一章题f
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 RG 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. ISe U B. UU T I eS C. )1e( IS UU T － （ 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T13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太 U 2V 2V 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 Iz=5mA。求图 T1.4所示电路中Uo1和Uo2各为多少伏。 5009 2kQ 10V D本2n10v D2本R1 图T14 解:Uo1=6V,Uo2=5V。 第一章题f
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P =200mW,试画出它的过损耗区。 图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lCc=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,Vcc=15V,B=100,UBE=0.7V。试问 (1)Rb=50k9时,lo=? (2)若T临界饱和,则Rb≈? 解:(1)Rb=50kΩ时,基极电流、集 5 kQ 电极电流和管压降分别为 Ic=blB=2.6mA UcE =VcC -IcRc=2V 所以输出电压Uo=UcE=2V。 (2)设临界饱和时UcEs=UBE=0.7V,所以 CES=2.86mA R Ic 454kg2 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, 第一章题f
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， uO＝ ？ （ 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 UV I μ A V2 mA6.2 CE CCCC C B =−= == RIVU β II 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≈ − = == = − = k4.45 A6.28 mA86.2 B BB BE b C B c CC CES C I UV R I I R UV I μ β 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， 第一章题解－ 3
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 UGs(th)/VI U/VUcV|Un/V工作状态 T2 4 10 4 6 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 管号 UGs(th/V|UsV Uc八V|UD/V 工作状态 恒流区 10 截止区 4 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 B.91 (4)当场效应管的漏极直流电流lD从2mA变为4mA时,它的低频跨导 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? 第一章题f
第一章题解－ 4 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 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l1=10 sin o I(v),试画出u1与uo的波形。设 极管正向导通电压可忽略不计 图P1.3 解图P1.3 解:u1和uo的波形如解图P1.3所示。 1.4电路如图P1.4所示,已知v=5 sin a t(V),二极管导通电压UD=0.7V。 试画出v与uo的波形,并标出幅值。 3 平D 3.7 3V 3V. 3.7 图P1.4 解图P1.4 解:波形如解图P14所示。 第一章题解一5
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 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 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 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。 第一章题解－ 5
1.5电路如图P1.5(a)所示,其输入电压u1和u2的波形如图(b)所示, 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 (+5V) 26 D长D 图P1.5 解:uo的波形如解图P1.5所示。 解图Pl.5 第一章题f
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。 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: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 ID=(V-UD)/R=2 2.6mA V 其动态电阻 2V rD≈Ur/lD=109 故动态电流有效值 ld=U1/rp≈lmA 图P 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 lz=5mA,最 大功耗PzM=150mW。试求图P18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=15VD本U=6V 电阻R的电流为lzM~ lz,所以其 取值范围为 U-U R =0.36~18k9 图P1.8 第一章题f
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 rD≈ UT/ID＝ 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 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 IZmin＝ 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～ IZmin，所以其 取值范围为 = Ω − = k8.136.0 Z ZI ～ I UU 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Uo=Uz= 6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最小 RI 稳定电流,所以稳压管未击穿。故 RL U1≈3.33V R+RL 当U1=15V时,稳压管中的电流大于最 图P1.9 小稳定电流/zmin,所以 Uz=6V 同理,当U1=35V时,Uo=Uz=6V (2)ID,=(U1-Uz)/R=29mA>IzM=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Ub= +5V) 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 Ras=(-Ub)/bmn=700g。 图P1.10 第一章题f
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＝ 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 V33.3 I L L O ≈⋅ + = U RR 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＝ 6V。 （ 2） D ZI )( RUUI =−= 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 IUVR IUVR 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,的波形如图(c)所示。试分别画出lo1和uo2的波形。 D 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cBo≈? 解:60℃时lcBo≈ ICBO (T=2c)=32uA 第一章题f
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 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 °C20 ）＝（ 第一章题解－ 9
1.13有两只晶体管,一只的B=200,lcEo=200μA;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。 (a) 解:答案如解图P1.14所示 1.01mA 5mA b) 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