1章 常用半导体器件题解.docx
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1章常用半导体器件题解
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）√
（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.ISeUB.
C.
（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
（2）C（3）C（4）B（5）AC
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：
UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，
UO6≈－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UO1和UO2各为多少伏。
图T1.4
解：
UO1＝6V，UO2＝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PCM＝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IC＝5mA，UCE＝30V时IC≈6.67mA，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区。
六、电路如图T1.6所示，VCC＝15V，β＝100，UBE＝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
μA
所以输出电压UO＝UCE＝2V。
图T1.6
（2）设临界饱和时UCES＝UBE＝0.7V，所以
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
UGS（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
UGS（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12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β约为。
A.83B.91C.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ui＝10sinωt（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＝5sinωt（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uI1和uI2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
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
电阻R的电流为IZM～IZmin，所以其取值范围为
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＝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
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）
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
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uO1和uO2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＝2μA，试问温度是60℃时ICBO≈？
解：
60℃时ICBO≈
＝32μA。
1.13有两只晶体管，一只的β＝200，ICEO＝200μA；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＝10μA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
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
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UBE＝0.7V，β=50。
试分析VBB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VBB＝0时，T截止，uO＝12V。
（2）当VBB＝1V时，因为
μA
所以T处于放大状态。
（3）当VBB＝3V时，因为
μA图P1.16
所以T处于饱和状态。
1.17电路如图P1.17所示，试问β大于多少时晶体管饱和？
解：
取UCES＝UBE，若管子饱和，则
所以，
时，管子饱和。
图P1.17
1.18电路如图P1.18所示，晶体管的β＝50，|UBE|＝0.2V，饱和管压降|UCES|＝0.1V；稳压管的稳定电压UZ＝5V，正向导通电压UD＝0.5V。
试问：
当uI＝0V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＝－5V时，晶体管饱和，uO＝0.1V。
因为
图P1.18
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P1.19
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，UGS（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
逐点求出确定的uGS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uGD＝UGS（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、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。
解图P1.21
1.22已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。
图P1.22
解：
在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及UGS值，建立iD＝f（uGS）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b）所示。
解图P1.22
1.23电路如图1.23所示，T的输出特性如图P1.22所示，分析当uI＝4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。
解：
根据图P1.22所示T的输出特性可知，其开启电压为5V，根据图P1.23所示电路可知所以uGS＝uI。
当uI＝4V时，uGS小于开启电压，故T截止。
当uI＝8V时，设T工作在恒流区，根据
输出特性可知iD≈0.6mA，管压降
uDS≈VDD－iDRd≈10V
因此，uGD＝uGS－uDS≈－2V，小于开启电压，图P1.23
说明假设成立，即T工作在恒流区。
当uI＝12V时，由于VDD＝12V，必然使T工作在可变电阻区。
1.24分别判断图P1.24所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。
图P1.24
解：
（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能
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