電子專業(yè)技術(shù)第1章課后答案

1、第1章半導(dǎo)體存器件1.1在如圖1.4所示的各個(gè)電路中，已知直流電壓V，電阻蟲-1 k Q,二極管的正向壓降為0.7V，求U。X££圖1.4習(xí)題1.1的圖分析U。的值與二極管的工作狀態(tài)有關(guān)，所以必須先判斷二極管是導(dǎo)通還是截止。若二極管兩端電壓為正向偏置則導(dǎo)通，可將其等效為一個(gè)0.7 V的恒壓源；若二極管兩端電壓為反向偏置則截止，則可將其視為開路。解 對(duì)圖1.4 (a)所示電路，由于 U產(chǎn)3 v，二極管VD承受正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，故：(V)對(duì)圖1.4 (b)所示電路，由于L. ' V，二極管VD承受反向電壓截止，故：U-(V)對(duì)圖1.4 ( C)所示電路，由于 耳一

2、1 V，二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，故：耳包旦殛(V)1.2在如圖1.5所示的各個(gè)電路中，已知輸入電壓曾-】E"v，二極管的正向壓降可忽略不計(jì)，試分別畫出各電路的輸入電壓Ui和輸出電壓Uo的波形。分析 在Ui和5V電源作用下，分析出在哪個(gè)時(shí)間段內(nèi)二極管正向?qū)?，哪個(gè)時(shí)間段內(nèi)二極管反向截止。在忽略正向壓降的情況下，正向?qū)〞r(shí)可視為短路， 截止時(shí)可視為開路， 由此可畫出各電路的輸入、輸出電壓的波形。VD圖1.5習(xí)題1.2的圖解 對(duì)圖1.5 (a)所示電路，輸出電壓 Uo為:Ui > 5V時(shí)二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，Ud=0 , Uo=5V ; Ui<5V時(shí)二極管VD承受反向

3、電壓 截止，電阻R中無電流，Ur=o, uo=ui。輸入電壓Ui和輸出電壓Uo的波形如圖1.6 (a)所示。圖1.6習(xí)題1.2解答用圖對(duì)圖1.5 (b)所示電路，輸出電壓Uo為:Ui>5V時(shí)二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，Ud=0, uo= Ui； Ui<5V時(shí)二極管VD承受反向電壓 截止，電阻R中無電流，Ur=o , uo=5V。輸入電壓Ui和輸出電壓Uo的波形如圖1.6 (b)所 示。對(duì)圖1.5( c)所示電路，輸出電壓Uo為：Ui > 5V時(shí)二極管VD承受反向電壓截止，電阻 R中無電流，Ur=0 , Uo= Ui ； Ui<5V時(shí)二極管 VD承受正向電壓導(dǎo)通，Ud=0

4、, Uo=5V。輸入電壓ui和輸出電壓Uo的波形如圖1.6( c)所示。1.3在如圖1.7所示的電路中，試求下列幾種情況下輸出端F的電位Uf及各元件(R、VDa、VDb)中的電流，圖中的二極管為理想元件。(1) -(,V。(2)=3 僅 Tv。圖1.7習(xí)題1.3的圖分析在一個(gè)電路中有多個(gè)二極管的情況下，一些二極管的電壓可能會(huì)受到另一些二極管電壓的影響，所以，在判斷各個(gè)二極管的工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)全面考慮各種可能出現(xiàn)的因素。一般方法是先找出正向電壓最高和（或）反向電壓最低的二極管， 正向電壓最高者必然導(dǎo)通，反向電壓最低者必然截止，然后再根據(jù)這些二極管的工作狀態(tài)來確定其他二極管承受的是正向 電壓還是反向

5、電壓。解 （1）因?yàn)閂而Ucc=6V，所以兩個(gè)二極管 VDa、VDb承受同樣大的正向電壓，都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端F的電位Uf為：（V）電阻中的電流為：j _U-Ur_69_2R3（mA）兩個(gè)二極管VDa、VDb中的電流為：Au = Aw =-7tt =x2=lM 四 2 2（ mA）（2）因?yàn)?quot;血=3, Ur二0 v而U cc=6V，所以二極管VDb承受的正向電壓最高，處于導(dǎo)通 狀態(tài)，可視為短路，輸出端 F的電位Uf為：（V）電阻中的電流為：7 2（mA）VDb導(dǎo)通后，VDa上加的是反向電壓， VDa因而截止，所以兩個(gè)二極管 VDa、VDb中的電 流為：仏-"

6、（mA）VDa、VDb承受同樣大的正向電壓,（3）因?yàn)?quot;%!V而Ucc=6V，所以兩個(gè)二極管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端F的電位Uf為:（V）電阻中的電流為：兩個(gè)二極管VDa、(mA)VDb中的電流為：=穢10_5(mA)1.4在如圖1.8所示的電路中，試求下列幾種情況下輸出端F的電位Uf及各元件（R、VDa、VDb）中的電流，圖中的二極管為理想元件。（1）"底 4“V。U壷=九， = 0。（3）你-心 'V。分析本題與上題一樣，先判斷出兩個(gè)二極管VDa、VDb的工作狀態(tài)，從而確定出輸出端F的電位，再根據(jù)輸出端 F的電位計(jì)算各元件中的電流。解 （1）因?yàn)閂，

7、所以兩個(gè)二極管 VDa、VDb上的電壓均為0，都處于截止?fàn)顟B(tài)，電阻R中無電流，故:輸出端F的電位Uf為:（2）因?yàn)?3 V , Ur= °v，所以二極管VDa承受的正向電壓最高，處于導(dǎo)通狀態(tài)，可視為短路，輸出端 F的電位Uf為：(V)電阻中的電流為:(mA)VDa導(dǎo)通后，VDb上加的是反向電壓， VDb因而截止，所以兩個(gè)二極管VDa、VDb中的電流為：IE(mA)'11A 心 1( mA)（3）因?yàn)閂，所以兩個(gè)二極管 VDa、VDb承受同樣大的正向電壓，都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端 F的電位UF為：Ur=Uk=Vn=3電阻中的電流為:(mA)兩個(gè)二極管VDa、VDb中

8、的電流為:（ mA）1.5在如圖1.9所示的電路中，已知 J=-10v，會(huì)=30shstv。試用波形圖表示二極管上的電壓Ud。分析 設(shè)二極管為理想元件，則二極管導(dǎo)通時(shí)Ud=O,二極管截止時(shí)因電阻 R中無電流，噸-小:,因此，判斷出二極管VD在Ui和E作用下哪個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通， 哪個(gè)時(shí)間段內(nèi)截 止，即可根據(jù)Ud的關(guān)系式畫出其波形。解 設(shè)二極管為理想元件，則當(dāng)和點(diǎn)0，即e并 皿V時(shí)二極管導(dǎo)通，Ud=0 ；當(dāng)i/f<0，即E 10 V時(shí)二極管截止,波形，如圖1.10所示。Sq =ff+E=30siifirf + l(l v。由此可畫出 uD 的-VD 立 F圖1.9習(xí)題1.5的圖1.6在如圖1.

9、11所示的電路中，已知& = 2dv , K =順q ,為=11聊q。穩(wěn)壓管VDz的穩(wěn)疋電壓'£ ""v，取大穩(wěn)疋電流mA。試求穩(wěn)壓管中通過的電流 Iz，并判斷Iz是否超過lZM ?如果超過，怎么辦？分析 穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)時(shí)，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小，所以能起穩(wěn)壓的作用。但與穩(wěn)壓管配合的電阻要適當(dāng)，否則，要么使穩(wěn)壓管的反向電流超過允許值而過熱損壞，要么使穩(wěn)壓管因?yàn)闆]有工作在穩(wěn)壓區(qū)而不能穩(wěn)壓。E圖1.11習(xí)題1.6的圖解 設(shè)穩(wěn)壓管VDz工作正常，則電阻 R1和R2中的電流分別為:20-W= 9= 111(mA)

10、9;(mA)穩(wěn)壓管中通過的電流Iz為：(mA)可見 4 “ZM。如果Iz超過Izm，則應(yīng)增大Rl，也可減小R2。但R2一般是負(fù)載電阻，不能隨意改變，若Rl不能變，則應(yīng)限制 R2的最大值，或另選穩(wěn)壓管。1.7有兩個(gè)穩(wěn)壓管 VDZ1和VDZ2,其穩(wěn)定電壓分別為 5.5V和8.5V，正向壓降都是0.5V，如 果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V幾種穩(wěn)定電壓，這兩個(gè)穩(wěn)壓管(還有限流電阻)應(yīng)該 如何連接，畫出各個(gè)電路。分析 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)，管子兩端電壓等于其穩(wěn)定電壓；穩(wěn)壓管工作在正向?qū)顟B(tài)時(shí)，管子兩端電壓等于其正向壓降。因此，可通過兩個(gè)穩(wěn)壓管的不同組合來得到不同的穩(wěn)定電壓。解 應(yīng)按如圖

11、11.12 (a)(e)所示各個(gè)電路連接，可分別得到上述幾種不同的穩(wěn)定電壓， 圖中的電阻均為限流電阻。圖1.12習(xí)題1.6的圖1.8在一放大電路中，測(cè)得某晶體管3個(gè)電極的對(duì)地電位分另U為-6V、-3V、-3.2V,試判斷該晶體管是NPN 型還是PNP型？鍺管還是硅管？并確定3個(gè)電極。分析 晶體管的類型(NPN型還是PNP型，硅管還是鍺管)和管腳可根據(jù)各極電位來判斷。NPN型集電極電位最高，發(fā)射極電位最低，即°° B° E , °圄""；PNP型集電極電位最低，發(fā)射極電位最高，即。硅管基極電位與發(fā)射極電位大約相差0.6或0.7V ;鍺管

12、基極電位與發(fā)射極電位大約相差0.2或0.3V。解 設(shè)晶體管3個(gè)電極分別為1、2、3,即"1一 2V、"廠'V。因?yàn)?、3兩腳的電位差為 0.2V，可判定這是一個(gè)鍺管，且1腳為集電極。由于集電極電位最低，可判定這是一個(gè) PNP型管。又由于2腳電位最高，應(yīng)為發(fā)射極，而3腳為基極。因?yàn)榘l(fā)射極與基極之間的電壓 tZffl=lZ73=-32-（-3）=Uec=/5-E71 = -32-(-6) = 23Ucb是正還是負(fù)?Ube是正還是負(fù)？Uce是正還是負(fù)？NPNNPN型晶體管，電源的接法應(yīng)使3個(gè)電極的電位關(guān)系為對(duì)PNP型晶體管，則應(yīng)V，基極與集電極之間的電壓使"匚“

13、y。解（1 ）對(duì)NPN型晶體管，由可知: 件叫你叫件叫"匾0，%0。（2）對(duì)PNP型晶體管，由可知： "5恥你帚口如燦1.10 一個(gè)晶體管的基極電流席 酬卩A ,集電極電流：v，可見發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管工作在放大狀態(tài)。綜上所述，可知這是一個(gè) PNP型的鍺晶體管。1.9晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，要求發(fā)射結(jié)上加正向電壓，集電結(jié)上加反向電壓。試就 型和PNP型兩種情況討論： Uc和Ub的電位哪個(gè)高? Ub和Ue的電位哪個(gè)高？ Uc和Ue的電位哪個(gè)高？分析 晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，要求發(fā)射結(jié)上加正向電壓，集電結(jié)上加反向電壓。對(duì) "mA ,能否從這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定它的電流

14、放大系數(shù)？為什么？分析 晶體管工作在不同狀態(tài)時(shí)，基極電流和集電極電流的關(guān)系不同。工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)=®；工作在放大狀態(tài)時(shí)人二駕；工作在飽和狀態(tài)時(shí)幾K禺。解不能由這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定晶體管的電流放大系數(shù)。這是因?yàn)榫w管的電流放大系數(shù)是放大狀態(tài)時(shí)的集電極電流與基極電流的比值， 而題中只給出了基極電流和集電極電流的值，并沒有指明這兩個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)試條件，無法判別晶體管是工作在放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)，所以不能由這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定晶體管的電流放大系數(shù)。1.11若晶體管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都加正向電壓，則集電極電流lc將比發(fā)射結(jié)加正向電壓、集電結(jié)加 反向電壓時(shí)更大，這對(duì)晶體管的放大作用是否更為有利？為什么？分析

15、晶體管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都加正向電壓時(shí)工作在飽和狀態(tài)，lc不隨Ib的增大而成比例地增大，晶體管已失去了線性放大作用。解 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都加正向電壓時(shí)對(duì)晶體管的放大作用不是更為有利，而是反而不利。這是因?yàn)檫@時(shí)晶體管工作在飽和狀態(tài)，集電極電流Ic雖然比發(fā)射結(jié)加正向電壓、集電結(jié)加反向電壓(即放大狀態(tài))時(shí)更大，但是Ic已不再隨Ib線性增大，Ib對(duì)Ic已失去控制作用，所以已沒有放大能力。另一方面，晶體管工作在飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓V，雖然Ic更大，但晶體管的輸出電壓反而更小，所以也不能把電流放大作用轉(zhuǎn)換為電壓放大作用。1.12有兩個(gè)晶體管，一個(gè)管子的0期 獅口 a，另一個(gè)管子的010卩A，其他

16、參數(shù)都一樣，哪個(gè)管子的性能更好一些？為什么？分析雖然在放大電路中晶體管的放大能力是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，但并非B越大就意味著管子性能越好。衡量一個(gè)晶體管的性能不能光看一、兩個(gè)參數(shù)，而要綜合考慮它的各個(gè)參數(shù)。在其他參數(shù)都一樣的情況下，3太小，放大作用??；3太大，溫度穩(wěn)定性差。一般在放大電路中，以左右為好。ICBO受溫度影響大，此值越小，溫度穩(wěn)定性越好。ICBO越大、/ 越大的管子，則IcEO越大，穩(wěn)定性越差。解 第二個(gè)管子的性能更好一些。這是因?yàn)樵诜糯箅娐分?，固然要考慮晶體管的放大能力, 更主要的是要考慮放大電路的穩(wěn)定性。1.13有一晶體管的%."'"mW,Am =2f

17、l mA% V，試問在下列幾種情況下,哪種為正常工作狀態(tài)?分析1cm、U(BR)CEO和PCM稱為晶體管的極限參數(shù)，由它們共同確定晶體管的安全工作區(qū)。集電 極電流超過IcM時(shí)晶體管的3值將明顯下降；反向電壓超過U (BR)CEO時(shí)晶體管可能會(huì)被擊穿；集 電極耗散功率超過PcM時(shí)晶體管會(huì)被燒壞。解 第(1)種情況晶體管工作正常，這是因?yàn)?quot;厲：""附加,V 丘,/p=3»10 =30imW</rjr。其余兩種情況晶體管工作不正常1.14某場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性曲線如圖1.13所示，試判斷：(1)該管屬哪種類型？畫出其符號(hào)。(2 )該管的夾斷電壓 U GS(o

18、ff)大約是多少？(3)該管的漏極飽和電流Idss大約是多少？分析 根據(jù)表1.2所示絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極特性曲線可知，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)Ugs由正值向負(fù)值變化時(shí)Id減小，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng) Ugs由正值向負(fù)值變化時(shí)Id增大；耗盡型場(chǎng)效 應(yīng)管在 %" 時(shí)W,增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管在 %"時(shí) B "。，所解 由圖1.13可知，因?yàn)樵摴墚?dāng)Ugs由正值向負(fù)值變化時(shí)Id減小，且卩隔時(shí)厶*°以該管屬N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，并且夾斷電壓 g簡(jiǎn)以飛V，漏極飽和電流 As =12mA，其符號(hào)如圖1.14所示。-2V4V右 b li S圖1.13習(xí)題1.14的圖圖1.14習(xí)題1.14解答用圖%" V時(shí)的轉(zhuǎn)移特性曲線，并7V4D(a)漏極特性曲線-IV«-A) A16(b)轉(zhuǎn)移特性曲線1.15