哈工大模电习题册答案.docx

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哈工大模电习题册答案

【2-1】填空：

1．本征半导体是，其载流子是和。

两种载流子的浓度

。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于

，而少数载流子的浓度则与有很大关系。

3．漂移电流是在作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和

。

5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。

它工作在

。

描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和

。

6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将

。

1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。

2.杂质浓度，温度。

3.少数载流子，（内）电场力。

4.单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流IS。

5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最

大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）

6.增大;

【2-2】电路如图，其中ui=20sinωt

（mV），f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。

假设电容C容量足够大

。

uVDuD

（a）

图2.10.4题2-5电路图

1．静态分析

静态，是指ui=0，这时ui视作短路，C

对直流视作开路，其等效电路如图

则

6VU（60.6）V

ID1.08mA

DR5k

对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。

2．动态分析

对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近

1iD

很小的范围内，故可用动态电阻rd等效，且，由此可得等效电路如图1.4.2

rduD

（b）所示。

二极管伏安特性方程：

uD/UT

iDIS（e1）（

由于二极管两端电压UDUT=26mV，故式

uD/UT

iDISe

1diI

rdduDUT

UT26mV

rd24.07

ID1.08mA

所以

udui0.02sint（V）

id0.83sint（mA）

rdrd24.07（）

3．交流和直流相叠加

iDIDid1.080.83sint（mA）

uDUDud0.60.02sint（V）

4．uD和iD波形如图

Iid

DDiR

irdud

R5k6V5k

（a）（b）

uD/ViD/mA

DID

0.6

1.080.83

0.02tt

（c）（d）

图1.4.2例1.4.1解图

【2-

3】分析图，图中I为电流源，I=2mA。

设20℃时二极管

的正向电压降UD=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。

该电路有何用途？

电路中为什么要使用电流源？

VCCUD

图2.10.5题2-6电路图

解：

该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。

其温度系数-

2mV/℃。

20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降

UD=660-（230）=600mV

因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳

定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。

【2-4】

在图，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流

。

（1）UA=10V，UB=0V；

（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。

设二极管为理想二极

管。

IVD

DA1kA

UBU

DBVDB

RIR

图2.10.7题2-8电路图

解：

（1）VDA导通，VDB截止

10V

I0,II1mA

DBDAR（19）（k）

UYIRR9V

（2）VDA导通，VDB截止

I0,II0.6mA

DBDAR10k

UYIRR5.4V

（3）VDAVDB均导通

5VI

I0.53mAIIR0.26mA

R9.5kDADB2

UYIRR4.74V

【2-

5】在图，U1和U2分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。

二极管D1和D2的正向导

通电压为UD，耐压为无穷大，且U1U2UD。

请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A

点的电压表达式。

R1R1

VDVD

1A2

uiuo

iD1iD2

iR2

图2.10.3题2-4电路图

[解]

当输入电压很低时，uiUA，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通，

计算可得：

U1U2UD

iR1iR2

R1R2

U1U2UD

此时输出电压为uoU1R1，定义此电压为Uth。

R1R2

当U1uiUth时，二极管D1和D2均为导通状态，此时uoui，输出电压跟随输

入电压变化；当uiU1时，二极管D1导通，D2截止，输出电压uoU1。

此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图

UthUi

图1.4.8例

【2-

6】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V，正向压降均为0.7V。

求2

.10.9各电路的输出电压UO。

1k1k

VDZ1VDZ1

25VUO25VUO

VDZ2VDZ2

（a）（b）

1k1k

25VUO25VUO

VDZ1VDZ2VDZ1VDZ2

（c）（d）

图2.10.9题2-10电路图

解：

图（a）15V;图（b）1.4V;图（c）5V;图（d）0.7V.

【2-

7】有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向压降都是

0.5V。

如果要得到3V的稳定电压，应如何连接？

解：

连接方法如图1-5。

DZ1

DZ2

图1-5

【3-1】填空：

1．双极型晶体管可以分成和两种类型，它们工作时有

和两种载流子参与导电。

2．当温度升高时，双极性晶体管的β将，反向饱和电流ICEO将

，正向结压降UBE将。

3．当使用万用表判断电路中处于放大状态的某个双极型晶体管的类型与三个电

极时，测出最为方便。

4．当温度升高时，晶体管的共射输入特性曲线将，输出特性曲线将

，而且输出特性曲线之间的间隔将。

5．已知某放大电路电压放大倍数的频率特性表达式为

1000fj

A10

u（1jf）（1jf）

10106

式中f单位为Hz。

表明其下限频率为；上限频率为；中频电压增益为

dB，输出电压与输入电压中频段的相位差为。

6．幅度失真和相位失真统称为失真，它属于

失真。

在出现这类失真时，若ui为正弦波，则uo为

波；若ui为非正弦波，则uo与ui的频率成分。

7．饱和失真、截止失真都属于

失真。

在出现这类失真时，若ui为正弦波，则uo为波，uo与ui的频率成分

。

1.NPN、PNP、自由电子、空穴

2.变大、变大、变小

3.三个电极对地电位

4.左移、上移、变大

5.10Hz、106Hz、60dB、180°

6.幅频、线性、正弦波、相同

7.非线性、非正弦波、不同

【3-2】

用万用表直流电压挡测得电路中晶体管各极对地电位如图，试判断晶

体管分别处于哪种工作状态（饱和、截止、放大）？

3V+6V

12V6V

18V+5.6V

9.3V0.1V

12.3V5.3V

8.5V0.2V

图3.11.2题3-2电路图

解：

晶体管从左到右，工作状态依次为放大、饱和、截止、放大。

【3-3】分别画出图

VCCVCC

RcRc

b1C2

C1C

VT2

LouRu

Ri3o

uib2

Re2C3

（a）（b）

图3.11.4题3-3电路图

解：

直流通路

CCV

VCCDD

cRd

RcR

R1g1

Rb1

b2RR

R3S

eRg2

（a）（b）（c）

交流通路

RgRdRLuo

LuouRR

Ri2cuou

Rci

uib1Rb2

Reg1g2

（a）（b）（c）

【3-4】

放大电路如图，晶体管的输出特性曲线以及放大电路的交、直流负

载线如图3.11.5（b）所示。

设UBE0.6V，rbb300，试问：

1．计算Rb、Rc、RL；

2．若不断加大输入正弦波电压的幅值，该电路先出现截止失真还是饱和失

真？

刚出

现失真时，输出电压的峰峰值为多大？

3．计算放大电路的输入电阻、电压放大倍数Au和输出电阻。

4．若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，这时IBQ、

ICQ、

UCEQ以及Au将如何变化？

iC/mA直流负载线

౒䅩䅩IB80A

౒

ţ4

౒C̲

䅩䅩I60A

౒䅩

䅩䅩QI40A

౒2B

ь౒⠦

䅩IB20A

1交流负载线

౒䅩

0uCE/V

2456810

（a）（b）

图3.11.5题3-4电路图

[解]

1．由图（b）可知IBQ=40A、ICQ=2mA、UCEQ=5V、VCC=10V，所以

VCCUBE100.6

Rb6235k

IBQ4010

VCCUCEQ5

Rc32.5k

ICQ210

由交流负载线的概念可知，其斜率为-，而分析可知图中交流负载线的斜率为

2mA1

3V1.5k

对比可知RL1.5k,根据RLRc//RL可得

RL3.75k

2.由交流负载线可知,输出最大不失真幅度是正半周的8V-

5V=3V;负半周的5-

UCES5V，取二者中较小者为3V。

所以若出现失真，应先出现截止失真；刚出现失

真时，输出电压的峰峰值为6V。

3．求晶体管的：

I2mA

CQ50

IBQ40μA

该晶体管的rbe为

26mV26

rberbb

（1）30051963

IEQ2

输入电阻为

RiRb//rbe235k//0.963k959

输出电阻为

RoRC2.5k

放大倍数为

RL501.5

Au78

rbe0.963

4．IBQ基本不变；ICQ减小50%；UCEQ增加；

根据公式

RRRR

ALLLL

u26262626

rbb

（1）rbb

IEQ

（1）IBQIBQIBQ

当β值减小时，电压增益的分子减小，但分母基本不变，故电压增益的绝对值下降

。

【3-5】在如图3.5所示的基本放大电路中，设晶体管的β=100，UBEQ=-

0.2V，rbb′=200Ω，C1，C2足够大。

1．计算静态时的IBQ，ICQ和UCEQ。

2．计算晶体管的rbe的值。

3．求出中频时的电压放大倍数Au。

4．若输出电压波形出现底部削平的失真，问晶体管产生了截止失真还是饱和失

真？

若使失真消失，应该调整电路中的哪个参数？

5．若将晶体三极管改换成NPN型管，电路仍能正常工作，应如何调整放大电路，

上面1~4得到的结论是否有变化？

6．用Multisim仿真验证上述结论。

VCC

VCC（-10V）

CCC

3kC2RB22

490kiC

iC1

C1BVT

uCER

LuRLu

3koo

uiRB1

uiuBE

RECE

图3.5题3-5电路图图3.6题3-6电路图

1.IBQ20A,ICQ2mA,UCEQ4V;2.rbe1.5k;

3.Au100;4.截止失真,应减小RB;

5.①电源由负电源换为正电源,②电容调换极性,

③结论1改变极性，结论4饱和失真，应增大RB;结论2,3,不变.

【3-6】放大电路如图3.6所示，试选择以下三种情形之一填空。

a：

增大、b：

减小、c：

不变（包括基本不变）

1．要使静态工作电流Ic减小，则Rb2应。

2．Rb2在适当范围内增大，则电压放大倍数，输入电阻，输出电阻

。

3．Re在适当范围内增大，则电压放大倍数，输入电阻，输出电阻

。

4．从输出端开路到接上RL，静态工作点将，交流输出电压幅度要。

5．Vcc减小时，直流负载线的斜率。

1.a;2.b,a,c;3.b,a,c;4.c,b;5.C.

【3-7】

电路如图，设VCC＝15V，Rb1=60kΩ、Rb2=20kΩ、Rc=3kΩ、Re=2k、Rs=

600，电容C1、C2和Ce都足够大，＝60，UBE=0.7V，RL=3k。

试计算：

1.电路的静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ；

2.电路的中频电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻Ro；

3.若信号源具有Rs＝600Ω的内阻，求源电压放大倍数Aus；

4.求最大不失真输出电压幅值。

+VCC

Rb1

䅩

Rs䅩

RLU

UiRo

䅩b2Re+

图3.11.7题3-7电路图

[解]

首先根据戴文宁定理求解电路的静态工作点，其直流通路如图

VCC12V

V15V

CCRc

3kRIB

0Rb1

60Rb

20kRb2VIE

2kRe

图2.4.4例

在图，等效开路电压VCC为

Rb2

VCCVCC=3.75V

Rb1Rb2

等效内阻Rb为

RbRb1//Rb2=15k,

则：

V'CCUBEQ

IBQ22A；

R'b

（1）Re

ICQIBQ=1.32mA；

UCEQVCCICQ（RcRe）=8.4V

2．求源电压放大倍数Aus时需先求出不考虑信号源内阻时的电压放大倍数

Au，画出该电路的微变等效电路，如图

IbbcIc

UUo

irbe

Rb1Rb2RcRL

图2.4.5例

根据微变等效电路求解电压放大倍数

2（6mV）26

rbe=rbb

（1）300611502；（

IE（QmA）1.32

UoIc（RC//RL）RL

Au60；

UiIbrberbe

式中RLRC//RL。

输入电阻和输出电阻为

Ri=Rb1//Rb2//rbe=1.36k；

RoRc=3k；

3．源电压放大倍数Aus为输出电压Uo与信号源电压Us的比值，定义为Aus，

Aus与Au的关系为

AusAu41.6

RsRi

4.Uces1=IQ*（Rc//RL）=1.32*（3//3）=1.98V，Uces2≈U-

CEQ=8.4V，因此Uommax=1.98V

【3-8】在图，已知晶体管的＝100，UBEQ＝0.6V，rbb’＝100

，

VCC＝10V。

1.求静态工作点；

2.画中频微变等效电路；

3.求Au和Aus；

4.求Ri和Ro。

VCC

Rb1Rc

20k2k

VTC2

R+

s2kR

䅩b2

UReR

i15kLU䅩

U䅩o

s2k10k

图题3-8电路图

解：

此从发射极输出，但集电极不是直接接电源（交流接地），所以该电路不是纯粹的

共集放大电路，Rc的存在，不影响放大电路的共集组态。

求解该电路仍然可以使

用微变等效电路。

'Rb2

1．VCC4.29V

Rb1Rb2

RbRb1//Rb28.57k

VCCUBE

IBQ'17.5μA

（1）Re

ICQIBQ1.75mA

UCEQVCCICQ（RcRe）3.00V

2　6　mV

2．rbe=rbb

（1）1.80k；

IE　Q　mA

（1）RL

3．Au0.99

Uirbe

（1）RL

4．输入电阻

RiRb1//Rb2//[rbe

（1）RL]8.16k

输出电阻

RR//bes33

oe1

源电压增益

AusAu0.795

RsRi

【3-9】

1.Aum125;2.fL20Hz;3.更换C1,由1/（2r1C1）10Hz,得C110F.

【3-10】

1.Au的一般表示式为：

Au=-Aum（jf/2）（jf/100）

（1jf/2）（1jf/100）（1jf/105）

故有Aum（jf/100）=0.5f,解得Aum=-100。

图略，注意低频段有两个转折点f=100HZ和f=2HZ，斜率分别为20dB/dec和/40dB/de

c；3.fL≈100HZ，fH=10HZ。

【4-1】填空：

1．场效应管从结构上分成和

两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做

器件。

2．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是

控制型器件。

7.结型，绝缘栅型，多数，单极型。

8.电压，电流。

【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1

（a）、（b）所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹

断电压，低频跨导）。

测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。

iD/mA

65420

uGS

/ViD/mA

UDS10V

UDS10V4uGS

421O/V

（a）（b）

图4.7.1题4-2特性曲线

解：

（a）P沟道增强型MOS管，开启电压UGS（th）＝－2V，IDO=-1mA

在工作点（UGS＝－5V，ID＝－2.25mA）处，

2IDOID

gm=1.5mS

UGS（th）

（b）N沟道耗尽型MOSFET，夹断电压UGS（off）4V，IDSS4mA

在工作点（UGS＝－2V，ID＝1mA）处，

2IDSSID

gm＝=1mS

UGS（off）

【4-

3】已知图

Q点和Au。

i/mA

VDD15VD

Rd10k

RVT

10Muo

ui1

VGG3V

O246GS/V

（a）（b）

图4.7.2题4-3电路图

解：

由图4.3（b）转移特性曲线可得：

UGS（th）=2V，过点（6,4）和（4,1）

uGS2

代入iDIDO

（1），可得IDO=1mA

UGS（th）

由图4.3（a）电路图可得：

UGSQ=3V

uGSQ232

IDQIDO

（1）1

（1）0.25mA

UGS（th）2

UDSQ=VDD-IDQRd=15V-0.25mA10kΩ=12.5V

2IDOIDQ4

gm0.5mS

UGS（th）2

Au=-gmRd=-0.5mS·10kΩ=-5

【4-4】电路如图，设MOS管的参数为UGS（th）=1V，IDO

=500uA。

电路参数为VDD=5V，－VSS=－5V，Rd=10kΩ，R=0.5kΩ，IDQ=0.5mA。

若

流过Rg1、Rg2的电流是IDQ的1/10，试确定Rg1和Rg2的值。

VDDVDD

RdRdC

C2Rg22

Rg1

C1C1

VTVT

RSRg

RLuo

uiRg2Rui

usRSCS

Rg1

VSS

图4.7.3题4-4电路图图4.7.4题4

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