1章常用半导体器件题模拟电路第四版清华大学出版社解百精.docx
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1章常用半导体器件题模拟电路第四版清华大学出版社解百精
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。
((3PN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。
(1PN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.T
UIe
SC.1e(S-T
U
I
(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
(5UGS=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:
(1A(2C(3C(4B(5AC
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:
(1Rb=50kΩ时,uO=?
(2若T临界饱和,则Rb≈?
解:
(1Rb=50kΩ时,基极电流、集电极电流和管压降分别为
26
b
BE
BBB=-=RU
VIμA
V
2mA6.2CCCCCEBC=-===RIVUIIβ
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
Ω
≈-=
==
=-=
k4.45A
6.28mA
86.2B
BE
BBbC
Bc
CES
CCCIU
VRIIRUVIμβ
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
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
习题
1.1选择合适答案填入空内。
(1在本征半导体中加入素可形成N型半导体,加入素可形成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:
(1A,C(2A(3C(4A
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。
第一章题解-6
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
第一章题解-71.6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
Ω=-=
k8.136.0ZZI~IUUR图P1.8
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=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
V33.3ILL
O≈⋅+=URRRU
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=-=RUUI(ZIDZ
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?
(2R的取值范围是多少?
解:
(1S闭合。
(2R的范围为
。
Ω=-=Ω
≈-=700(233(DminDmaxDmaxDminIUVRIUVR图P1.10
第一章题解-91.11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≈5
C20CBO=(TI=32μA。
第一章题解-10
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
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60b
BEQ
BBBQ=-=RUVIμA
V
9mA3CCQCCOBQCQ=-===RIVuIIβ
所以T处于放大状态。
(3当VBB=3V时,因为
160b
BEQ
BBBQ=-=RUVIμA图P1.16
BE
CCQOBQCQmA8URIVuIICC<-===β
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
C
bC
BE
CCb
BE
CCRRRUVRUVββ=-=
-⋅
所以,100C
b=≥
RRβ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
mA
24μA
480BCb
BE
IB===-=
IIRUuIβ
CCCCCCECVRIVU<-=
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
2
GS(th
GSDSSD1(UuIi-
=
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,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。
图P1.231.24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)可能第一章题解-16