思考题与习题答案.docx

1、思考题与习题答案思考题与习题11-1回答以下问题：(1)半导体材料具有哪些主要特性(2)分析杂质半导体中多数载流子和少数载流子的来源；(3) P型半导体中空穴的数量远多于自由电子， N型半导体中自由电子的数量远多于空 穴，为什么它们对外却都呈电中性(4)已知温度为15C时，PN结的反向饱和电流Is 10 A。当温度为35C时，该 PN 结的反向饱和电流I s大约为多大(5)试比较二极管在 Q点处直流电阻和交流电阻的大小。解：(1)半导体的导电能力会随着温度、光照的变化或掺入杂质浓度的多少而发生显着改 变，即半导体具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。(2) 杂质半导体中的多数载流子是由杂质原子提供

2、的，例如 N型半导体中一个杂质原 子提供一个自由电子，P型半导体中一个杂质原子提供一个空穴，因此多子浓度约等于所掺入的杂质浓度；少数载流子则是由热激发产生的。(3) 尽管P型半导体中空穴浓度远大于自由电子浓度，但 P型半导体本身不带电。因为在P型半导体中，掺杂的杂质原子因获得一个价电子而变成带负电的杂质离子 (但不能移动)，价电子离开后的空位变成了空穴，两者的电量相互抵消，杂质半导体从总体上来说仍 是电中性的。同理，N型半导体中虽然自由电子浓度远大于空穴浓度，但 N型半导体也是电中性的。(4) 由于温度每升高10 C , PN结的反向饱和电流约增大 1倍，因此温度为35C时, 反向饱和电流为3

3、5 15Is 10 40 A(5)二极管在Q点处的直流电阻为的电压当量，常温下 UT 26mV，可见rd RD。1-2 理想二极管组成的电路如题 1-2图所示。试判断图中二极管是导通还是截止，并 确定各电路的输出电压。解理想二极管导通时的正向压降为零， 截止时的反向电流为零。本题应首先判断二极管的工作状态，再进一步求解输出电压。二极管工作状态的一般判断方法是： 断开二极管，求解其端口电压；若该电压使二极管正偏，则导通；若反偏，则截止。当电路中有两只或两只 以上二极管时，可分别应用该方法判断每只二极管的工作状态。 需要注意的是，当多只二极管的阳极相连(共阳极接法)时，阴极电位最低的管子将优先导通

4、；同理，当多只二极管的 阴极相连(共阴极接法)时，阳极电位最高的管子将优先导通。（a） 断开二极管D,阳极电位为12V,阴极电位为6V,故导通。输出电压 U。 12V。（b） 断开二极管 D、D2，D、D2为共阴极接法，其阴极电位均为 6V，而D的阳极电位为9V，D2的阳极电位为5V，故D优先导通，将D2的阴极电位钳制在，D2因反向偏置而截止。 输出电压U。 7.5V 。（c） D、D为共阴极接法，同理可得 D导通，D截止。输出电压U。 6V。（d） D、Da为共阳极接法，阴极电位低的管子将优先导通，故 0导通，D截止。输出 电压U O 4V 。1-3 二极管组成的电路及其相应输入电压波形如题

5、 1-3图所示。已知D1、D2的导通电压为，试分别画出它们的输出电压波形，并用 Multisim 软件进行仿真验证。（b）题1-3图解Multisim 软件仿真验证略。（a）本题电路中有动态电压输入，注意此时二极管的工作状态取决于电路中直流电源 与交流信号的幅值关系。波形图如下：（b） D、D2为共阴极接法，阳极电位高的管子将优先导通，因此只有当两个输入电压 均为0V时，输出才为一，其他情况下的输出均为。波形图如下：1-4 电路如题1-4图所示。 均为，试求各电路的输出电压。设稳压管DZi和DZ2的稳定电压分别为 5V和10V,正向压降25V1kDziDZ22S 1=111k 4 LDZ1 i

6、 ZDZ2(a )25VUo(c )解 图（a） 图（b） 图（c）DZ2反向截止。图（d）中两只稳压管相并联,中两只稳压管相串联, 中两只稳压管相串联, 中两只稳压管相并联,43-Uo1k25V题1-4图DZ1UoDZ2DZ1、DZ2均工作在反向击穿状态，故 UoDZ1、DZ2均为正向导通，故 uO 0.7VDZ1首先被反向击穿，将输出电压钳位在5V0.7VUo10V 15V。1.4V。5V ,DZi正向导通，CZ2反向截止，故uO 0.7V。1-5 有两个三极管，一个管子的150, | ceo 200 H ;另一个管子的50 ,Iceo 10A,其它参数相同。试问当用作放大时，应选择哪个管

7、子更为合适解应选第二只。因为虽然第二只的 较小，但它的Iceo比第一只小得多，而Iceo对温度非常敏感，会随着温度的增加而迅速增加，从而对放大电路的性能产生较大影响。1-6 已知三极管的两个电极上的电流如题 1-6图中所标注。试标注另一电极上电流的大小和方向，并在圆圈中画出三极管的电路符号。 若管子均工作于放大状态， 试分别求出它们的电流放大系数 。解由于两个电极上的电流数值相差很大， 显然其中的小电流为基极电流， 大电流为集电极电流或发射极电流。图（a）中20?A的小电流（基极电流）流入管子，因此可判定该管为 NPN型管，而1mA电流仍为流入，可判定为集电极电流。图（b）中40?A的小电流（

8、基极电流）流入管子，可判定该管为NPN型管，而电流流入， 可判定为发射极电流。图（c）中30?A的小电流（基极电流）流出管子，可判定该管为PNP型管，而仍为流出， 可判定为集电极电流。电路符号和电流标注如下图所示：图（a）的电流放大系数1-7图所示，试判断各三极1-7 测得放大状态下三极管各个电极的对地静态电位如题 管的类型（NPN型、PNP型、硅管、锗管），并注明电极e、b、c的位置。题1-7图解根据题意，图中的三极管均处于放大状态。由于此时发射结正偏、 集电结反偏，故对于NPN型管，三个电极电位的关系是 UC LB UE, PNP型管则是LE LB UC。可见，两种管型均为基极电位居中；确

9、定基极后，若有一个电极和基极之间的电位差值约为或， 则该极为发射极，且前者为硅管，后者为锗管；剩下的电极为集电极，若该集电极的电位最高，说明为 NPN型管；电位最低，为 PNP型管。(a) NPN型，硅管，左起 e、b、c;(b) PNP型，硅管，左起 c、b、e;(c) PNP型，锗管，左起 c、e、b。1-8 试判断题1-8图电路中的三极管能否工作在放大区，并求出三极管的集电极电流值。设 Ube 0.7V , Uce (sat) 0.3V ,Q +12V100RbQIbRe100 q j题1-8题NPN型工作区域的判断方法：首先判断管子是否导通，当 Ube大于U on时，管子导通；当U b

10、e小于Uon时，管子截止。若管子导通，再进一步判断其究竟工作在放大区还是饱和区， 此时有两种方法可供选择：一是根据U CE和U be的大小进行判断。当UCE Ube ( Uc Ub ) 时，管子工作在放大区；当 Uce V Ube ( Uc Ub )时，管子工作在饱和区。二是根据 Ib和I bs的大小进行判断。若Ib I bs ,管子工作在饱和区。这里采用第二种方法进行判断。图(a)电路中，三极管导通，根据 KVL可求得实际的基极电流为IC IB 50 0.108 5.4mAI B V I BS，假设成立，Ic Ib 50 0.02 1mA1-9 题1-9图电路中，已知Ucc 5V，Ube 0

11、.7V, 100。当输入U| 5V时，输出uo 0.3V，三极管饱和，试计算 Rb/Rc的最大值。解根据题意，当输入 U| 5V时，输出uO 0.3V，三极管工作在饱和区，故有 IC IB。由图可知，此时的基极电流和集电极电流分别为. ui Ube 5 0.7 4.3I BRbRbRbi U cc 1uO 5 0.34.7IcRcRcRc代入I c IB，得4.74.3100 -RcRbRb43091.5Rc4.71-10 场效应管三个电极的直流电位如题1-10图所示，试分别判断它们的工作区域。题1-10题解图（a）中为耗尽型 NMO管，山=OV, UDs= IV。由于Ugs Ugs（off）

12、，管子导通；又因 U ds Ugs U gs（off），故可判断管子工作在可变电阻区。图（b）中为增强型 PMOS管，Uss= 3V, Lts= 4V。由于Ugs Ugs（th），管子导通； 又因Uds Ugs Ugs（th），故可判断管子工作在恒流区。1-11判断题1-11图的接法能否构成复合管。如果能，说明它们等效管的类型及管脚。（5）欲使题1-12图c电路中的三极管工作在放大状态， Rb应调至（B ）；300kA、100k(6) Ugs 0时，不能工作在恒流区的场效应管是();A N沟道耗尽型、P沟道耗尽型D Ri II v(a)+ |1k。D込(b)1krUo题1-12图Rb、P沟道增强型Rc .3k(c)50