2章常用半导体器件与应用题解Word格式文档下载.docx
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⑷Rs增加时，Uceq将
（5）卩增加时（换管子）,Uceq将
题图P2.1
23.为了使结型场效应管正常工作，栅源间PN结必须加电压来改变导电沟道的
宽度，它的输入电阻比双极性晶体管的输入电阻。
24.由于晶体三极管,所以将它称为双极型器
件，由于场效应管,所以将其称为单极型器件。
25.对于耗尽型MOS管，Ugs可以为。
对于增强型N沟道MOS管，Ugs
只能为,并且只有当Ugs时，才能形有id。
26.场效应管与三极管相比较，其输入电阻、噪声、温度稳定性、放
大能力_。
27.场效应管放大器常用偏置电路一般有和两种类型。
28.低频跨导gm反映了场效应管对控制能力，其单位为。
解：
（1）热敏、光敏、掺杂特性。
（2）五价、三价。
（3）单向导电性。
（4）0.5、0.7、0.1、0.2。
（5）1-2.5。
（6）电流型、电压型。
（7）NPN、PNP。
（8）锗、硅。
（9）极性和方向。
（10）正偏、反偏。
（11）截止区、放大区、饱和区。
（12）共射极、共基极、共集电极。
（13）小。
（14）静态工作点。
（15）高（大）、低（小）。
（16）输入与输出同相、电压放大倍数约等于1、输入电阻大且输出电阻小。
（17）直流通路、交流通路。
（18）分析各点的电流、电压波形和非线性失真情况，一般用于大信号放大电路；
适宜于求解动态参数，一般用于小信号放大器分析。
（19）
反相
、相同。
（20）
饱和
、太高；
截止、太低；
输入信号过大
（21）
NPN、
硅。
（22）
增加、
增加、减小、不变、减小。
（23）
反偏、
高。
（24）通过空穴和自由电子两种载流子参与导电，只靠一种载流子（多子）参与导
电。
（25）为正为负或者为零；
为正；
＞UGs（th）。
（26）高、低、好、弱。
（27）自给式、分压式。
（28）Ugs、Id、西门子（ms）。
2.2选择题
1.二极管加正向电压时，其正向电流是由（）。
（A）多数载流子扩散形成（B）多数载流子漂移形成
（C）少数载流子漂移形成（D）少数载流子扩散形成
2.PN结反向偏置电压的数值增大，但小于击穿电压时，（）。
（A）其反向电流增大（B）其反向电流减小
（C）其反向电流基本不变（D）其正向电流增大
参考材料
3.稳压二极管是利用PN结的（）。
（A）单向导电性（B）反偏截止特性
（C）电容特性（D）反向击穿特性
4•变容二极管在电路中使用时，其PN结应（）。
（A）正偏（B）反偏
答：
1、A2、C3、D4、B
2.5.题图P2.3中的二极管均为理想二极管，试判断其中二极管的工作状态（是导通还是
截止）,并求出Uo
题图P2.3
（a）导通、-5V（b）Di与D2均截止、-6V（c）D2导通、Di截止、5V。
2.6电路如题图P2.4所示,已知Ui=5sin3t（V）,试画出u。
的波形，并标出幅值,分别
使用二极管理想模型和恒压降模型（Ud=0.7V）。
题图P2.4
题图P2.5
2.8电路如题图P2.6所示，分别用理想二极管和恒压降模型（Ud=0.7V）计算以下几种情
况的Uo值。
⑴A=0V；
B=0V
⑵A=0V；
B=5V
⑶A=5V；
⑷A=1V；
B=2V
I
+5V
—Uo
b；
b2
题图P2.6
A、用理想模型
（1）0V
（2）0（3）5V（4）1V
B、用恒压降模型
（1）0.7V
（2）0.7V（3）5V（4）1.7V。
2.9电路如题图P2.7所示，要求负载Rl电压Ul保持在12V,负载电流可在10~40mA
范围内变化。
已知稳压二极管Uz=12V、Izmin=5mA、lzmax=50mA，试确定R取值范围。
*—
+R
题图P2.7
66.67门_R乞88.89」。
工作电流为5~10mA。
为使发光二极管正常工作，试确定限流电阻R的取值范
围。
5_Uu5_Uu5_Uu
二极管工作电流|D=-R」，故話汁「而F，即3Q”68"
。
2.11试画出使用共阴极七段数码管显示字符5”的电路连接图
2.12已知放大电路中一只N沟道增强型MOS场效应管三个极①、②、③的电位分别为
①为s、②为g、③为d。
其转移特性曲线如下图
2.15判断题
（1）下面给出几组三极管处于放大状态的各管脚的电位，试判断晶体管的类型及材料
⑴2.6V，2V，5V
⑵—5V,-5.7V,-10V
⑶2.5V,2.3V,8V
⑷1V,0.3V,10V
⑸8V,7.3V,3V
放大状态下NPN管E、B、C之间的电位关系是Vc>
Vb>
Ve,且UBE-0.7V是硅管、UBE~0.2V是锗管；
PNP管E、B、C之间的电位关系是Ve>
Vc,且Ube~0.7V是硅管、Ube~0.2V是锗管。
故
（1）分别为B、E、C,且为NPN硅管。
（2）分别为E、B、C,且为PNP硅管。
（3）分别为B、E、C,且为NPN锗管。
（4）分别为B、E、C,且为NPN硅管。
（5）分别为E、B、C,且为PNP硅管。
（2）判断题图P2.11所示电路中的晶体管，分别处于什么工作状态或是否已损坏？
<
5V*11.5V（2.5V«
0V[5V
2V_0V_3V_2.3V—、2V_
1.4V:
0V2.3V■-2V-0V
题图P2.11
第一只为放大状态。
满足发射结正偏、集电结反偏。
第二只为截止状态。
因为发射结零偏置。
第三只为饱和状态。
因为发射结和集电结均正偏。
第四只为截止状态。
因为发射结反偏。
第五只为损坏。
因Ube=2V>
>
0.7V。
（3）
?
如果没有放大作用，则说
判断题图P2.12所示电路对正弦信号是否有放大作用明原因并改正电路（设电容对交流视为短路）。
■r+VCC
（b）
（c）
（d）
（4）
+Vcc
Rc
C
）
+
i1||―1
rLJ
UiVbb-
-
Uo
RiR2
（a）不能放大，缺少基极正偏电阻
改正如下图（a）
也不能放大，输入信号被Vbb吸收而不能加到发射结上
不能放大，缺少集电极回路电阻，改正如下图（C）。
不能放大，缺少基极偏置电流，改正如下图（d）。
在题图P2.13所示电路中，
用直
）;
若Uce却2V,有可能是因为（
Rc开路
④Rc短路
改正如下图（b）。
流电压表测出Uce~0,有可能是因为
）。
5卩过大
6卩过小
②、①或④
哪个区（放大区、截止区、饱和区）。
题图P2.13题图P2.14
（a）该放大晶体管中Vcc=IbqRb0.7（1「）IbqRe,故Ibq~55uA。
设晶体
管处于放大状态，则Icq=Xbq=5.46mA,Uceq~12-5.46x（1Q+2）=-53.52V,由此可见该晶体管集电结已经正偏，上述假设不成立，管子实际处于深度饱和状态
2Q2—07
（b）Ub：
122V，故Icq:
-IEQ0.65mA，
1QQ+2Q2
Uceq:
T2-0.65（31）=9.4V，显然该晶体管发射结正偏、集电结反偏，工作在放大
区。
2.16综合练习题
电路如题图P2.15（a）所示，设电容对交流均视为短路，Ubeq=0.7V,卩=100,rbb'
=200Q。
⑴估算该电路的Uceq；
⑵画出微变等效电路；
（3）计算交流参数Au、R、Ro；
若
出现如图（b）所示失真的输出波形，回答该失真波形是什么失真？
应调整电路中哪个元件？
如何调整？
题图P2.15
（2）
和失真,
12-07
因UceqM—bq"
6V，故ICQ如A,盼而厂565K；
要使
=1.5K。
|：
.R//R
代C-100,则RC//R=1K，即Rl
「be
2.18电路如题图P2.17所示，晶体管为硅材料
其3=100,rbe=1KQo（设电容对交流视
为短路）
⑵
求UcEQ、Au、Ri、Roo
uceq
①UB12——2V,
30+6.2
12-1.18（10.13）=7.16V
2—0.7
故Ic^lE^^=1.18mA
「bef打Rf八13.64，
Ri=Rb1〃Rb1〃he（1JrA3.5K
③若Ce开路,
Au二
PRc//Rl
rbe（V-）（RfRe）
=-1.34,
R=Rb1//Rb1//lrbe（1J（RfRe^:
4.91K。
2.19在题图P2.18所示电路中，已知晶体管的3=200,Ube=0.7V,UceS=0.5V。
⑴在下列情况下，用直流电压表测量晶体管的集电极电位，应分别是多少？
①正常情况：
②Rb1开路：
③Rb1短路：
④Rb2开路：
⑤Rb2短路：
⑥Rc开路：
⑦Rc短路。
⑵在对题图P2.18所示电路进行实验时有6个同学在实验中用直流电压表测出晶体管各
极对地电位如题表2.1所示，试分析各电路的直流工作状态是否合适，若不合适，试分析原
因？
题表2.1
组号
1
2
3
4
5
Vb/V
2.2
0.7
2.3
Ve/V
1.5
Vc/V
7.5
0.2
12
工作状态
故障原因
（1）①正常情况下Vc=7.3V;
②Vc"
12V:
③Vc"
④Vc"
3.4V:
⑤Vc-12V;
@Vc-0.87V:
⑦
Vc=12V。
截止
放大
损坏
电源未接通
Re短路
Rd1开路
晶体管开路
题图P2.19
题图P2.18
2.20在题图P2.19所示电路中，已知晶体管的3=200,rbb=200"
UbE=0.7V,
UceS=0.5V。
⑴求该电路的最大输出电压幅值Uom,并估算Rp阻值应调为多少？
⑵计算该电路的Au、Ri、Ro；
⑶在输出电压幅值Uom最大的基础上，若分别调整Rp到最大或最小时，输出波形将如何变化？
对应的失真称为什么失真？
（1）最大输出时有Uceq-Uces=IcqRl
又Uceq=Vcc-Icq'
■Rc'
Re
即最大不失真输出时的Vcc-IcQRCRE-UcES=ICQRL
Icq^Vcc=2.09（mA）
Rl"
+Rc+Re
ICQrL
故Uom2.22V
根据分压公式求得Rp~23K
（2）%=2001126mV2.7K'
2.09（mA）
八PRc//Rl…
Au111
R=Rb1〃Rb1〃「be賂2K
R,=Rc=3K
（3）Rp变大会出现波形顶部限幅失真，称为截止失真；
当Rp变小会出现波形底部限幅失真，称为饱和失真。
2.21电路如题图P2.20所示，晶体管3=100,rbe=1KQ。
⑴求Uceq；
⑵求出Rl分别为a和3KQ时电路的Au、R、R。
（1）因Vcc“BQRbUbeIeqR^=IbqR.Ub^VIbqR.，故
Rife（1皿〃7仙,尺駅〃
2.22电路如题图P2.21所示，晶体管3=100,rbe=1KQ,Ube=0.7V,电容Ci、C2、C3
均足够大。
⑴求UcEQ；
⑵求Aui、Au2、Ri、Roi、Ro2
（1）因"
际Ube1：
际，故匾十UBEr，
1CQ=jBQ,UCEQ：
VCC_1EQ（Re'
Re）=5.65V。
（2）对于Uo1输出端，是一个共射放大器。
Au1Re1，R=仏//〔仏（1JRJ：
145.2K,R,=Re=2K。
rbe（V-）Re
对于对于Uo2输出端，是一个共集放大器
2.23某场效应管放大电路和转移特性如图P2.22（a）、（b）所示。
已知gm=6ms,试
估算Udsq、Au、Ri、Ro。
））
题图P2.22
IDQ=IDSS（1~UGSQ/UGS（off））,UGSQ=JdQRs。
由图b可知，式中IdSS=3,UGS（off）=-0.5,带入求解Idqi=6.05mA（增根舍去）
IDQ2=1.03mA,Udsq=Vdd—lDQ（Rd+Rs）=6.54V。
Au=—gmRd=—6X5.1=—30.6,R=Rg=2M,Ro=Rd=5.1K。
、设计项目
项目1:
埋设电缆断线检测仪
设计一个能够对埋设在墙内或地板下的220V电源线断线情况进行检测的装置，使用直
流电源供电，利用发光二极管作为指示，当装置靠近电源线周围时发光二极管点亮，若墙
内没有导线或已经断线时，检测发光二极管熄灭。
根据上述要求，试设计出电路并确定基
本元件参数，并阐明工作原理。
提示：
该题目可使用场效应管、双极性三极管、发光二极管等元器件。
带电的电缆产
生的电场辐射可视为一个内阻非常高的低频（50Hz）信号源。
电路设计思路是可用场效应管
将埋设电缆是否断线产生的电场变化转换为电压的变化，经过晶体管放大，由发光二极管
的亮暗反映出埋设电缆断线处。
该项目的组成可参考框图P2.23。
电场
交流
A
检测与
J显示
检测
驱动
图P2.23埋设电缆断线检测仪框图
参考电路
场效应管等T1构成探测放大器，栅极金属探针“ensor”感应到的微弱市电信号经过其构成的共源放大器放大后，经过漏极电位器调整幅度后输出由C1、D1、D2、C2、R3等构
成的二倍压整流电路变换为直流电压信号，当该电压高于T3、T2的发射结导通电压时，T3
与T2达林顿管开始导通，集电极电流Id驱动D3发光二级管点亮，表明探针附近有高压电线；
当电线断开或距离探针较远时，感应放大后输出的信号不足以使得T3、T2导通，LED
指示灯熄灭，达到了断线检测的目的。
项目2:
触摸式防盗报警器
设计一个触摸式防盗报警装置，使用直流电源供电，触摸感应器为一小金属片，当有人触摸它一次时，蜂鸣器发声，持续发出报警信号，直到断开电源为止。
根据上述要求，试设计出电路并确定基本元件参数，并阐述工作原理。
该题目可使用场效应管、双极性三极管、可控硅等元器件。
电路设计思路是可用场效应管将人体感应信号转换为电压的变化，经过晶体管放大，触发可控硅，再接通报
警电路。
该项目的组成可参考框图P2.24。
图P2.24触摸式防盗报警器框图
参考电路如下：
图中T1等构成场效应管放大电路，调节电位器R3的参数使T2平时处于微导通状态，F4上的压降Ur4很小，T3可控硅处于截止状态，蜂鸣器不发声报警。
当人手触摸信号经过Ti放大后输出给T2基极，使T2导通，Ur4升高T3导通，蜂鸣器发声报警，直到断开电源Vcc
为止。
电容Ci为旁路电容、C2有减少误触发作用、C4为电源退耦电容。
Vcc
Ri
触摸板
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