電路基礎與集成電子技術-第4章習題解答

第4章半導體二極管和晶體管習題解答【4-1】填空：1．本征半導體是種載流子的濃度，其載流子是。2．在雜質半導體中，多數(shù)載流子的濃度主要取決于和。兩，而少數(shù)載流子的濃度則與有很大關系。在3．漂移電流是作用下形成的。，與此有關的兩個主要參數(shù)是4．二極管的最主要特征是和。5．穩(wěn)壓管是利用了二極管的特征，而制造的特殊二極管。它工作。描述穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有四個，它們分別在是、、、和。升高時，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值將6．某穩(wěn)壓管7．雙極和兩種載流子參與導電。8．場效應管取決于載流子的流9．場效應管具有正的電壓溫度系數(shù)，那么當溫度。型晶體管可以分成和兩種類型，它們工作時有從結構上分成和兩種類型，它的導電過程僅僅器件。動；因而它又稱作屬于控制型器件，而雙極型晶體管是控制，型器件。10．當溫度升高時，正向結壓降U將雙極性晶體管的β將。，反向飽和電流將ICEOBE11．用12．晶體管工作有在飽和區(qū)，應保證萬用表判斷電路中某個晶體管的工作狀態(tài)時，測出放大區(qū)時，應保證；在截止區(qū)，應保證最為方便。；和三個區(qū)域，在和和。13．當溫度升高時，晶體管的共射輸入特性曲線將，輸出特性曲線將，而且輸出特性曲線之間的間隔將。解：1.化學成分純凈的半導體，自由電子，空2.雜質濃度，3.少數(shù)載流子，(內)電場。4.單向導電通壓降U和反向飽和電流I。S5.反向擊穿特性曲線陡直，反向擊穿區(qū)，穩(wěn)穴，相等。溫度。性，正向導F定電壓（U），穩(wěn)定電流（I），最大管耗ZZminr），動態(tài)電阻（）。ZmaxZ（P6.增大。7.NPN，PNP，自由電子，空8.結型，絕緣柵型，多子，單極型。9.電壓，電流。穴。10.變大，變大，變小。11.各管腳對地電壓。12.發(fā)射結正偏，集電結反偏；發(fā)射結正偏，集電結正偏；發(fā)射結反偏，集電結反偏。13.左移，上移，增大。sin【4-2】在題圖4-2的各電路圖中，U=5V，ui=10u的波形tV，二極管VD視為理想二極管，試分別畫出輸出電壓。oVDRVDRuiuouiuoUU(a)(b)圖4-2題4-2電路圖解：波形如解圖4-2（a）（b）/V/Vuiui1010ttOO/V/Vuouo55ttOO(a)(b)解圖4-2【4-3】在題圖4-3中，試求下列幾種情況下輸出端對地的電壓U及各元件中通過的電Y流。（1）UA=10V，UB=0V；（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。設二極管為理想二極管。1kVDAIDAUA1kUBUYIDBVDBIR9kR解圖4-3題4-3電路圖解：（1）VDVD導通，截止BA10VI0,DBII1mADAR(19)kUIR9VYRVDVD（2）導通，截止AB6VI0,II0.6mADBDAR10kUIR5.4VYRVDVD均導通B（3）、A5VIR9.5k0.526mAIIIR0.263mA2DADBUIR4.74VYR【4-4】設硅穩(wěn)壓管VD和VD的穩(wěn)定電壓分別為5V和10V，正向壓降均為0.7V。求z1z2題圖4-4中各電路的輸出電壓U。O1k1kVDVDVDZ1Z125VU25VUOOVDZ2Z2a()b()1k1k25VU25VUVDVDZ2OVDVDOZ1Z1Z2c()d()圖4-4題4-4電路圖解：圖(a)15V;圖(b)1.4V;圖(c)5V;圖(d)0.7V?！?-5】有兩個穩(wěn)壓管VD和VD，其穩(wěn)定電壓值分別為5.5V和8.5V，正向壓降都是Z1Z20.5V。如果要得到3V的穩(wěn)定電壓，應如何連接？解：連接方法如解圖4-5所示。1kVDZ1UIVDZ2RUO解圖4-5【4-6】有兩個晶體管分別接在電路中，已知它們均工作在放大區(qū)，測得各管腳的對地電?是NPN型還是PNP壓分別如下表所示。試判別管子的三個電極，并說明是硅管還是鍺管型?晶體管Ⅰ管腳號12晶體管Ⅱ1233管腳電壓/V43.49電壓/V---62.32解：晶體管Ⅰ為NPN型硅管，1、2、3管腳依次是b、e、c；晶體管Ⅱ為PNP型鍺管，1、2、3管腳依次是c、b、e?！?-7】如何用指針式萬用表判斷出一個晶體管是NPN型還是PNP型？如何判斷出管子的三個管腳？鍺管、硅管又如何通過實驗區(qū)別出來？解：(1)先確定基極：萬用表調至電阻歐姆×100或×1k擋，隨意指定一個管腳為基極，把任一個表筆固定與之連接，用另一表筆先后測出剩下兩個電極的電阻，若兩次測得電阻都很大（或很小）。把表筆調換一下再測一次，若測得電阻都很小（或很大），則假定的管腳是基極。若基極接紅表筆時兩次測得的電阻都很大，為NPN型，反之為PNP型。(2)判斷集電極：在確定了基極和晶體管的類型之后，可用電流放大倍數(shù)β的大小來確定集電極和發(fā)射極?，F(xiàn)以NPN型晶體管為例說明判斷的先把萬用表的黑筆與假定的集電極接在一起，并用一只手的中指和大與假定的發(fā)射極接在一起，再用捏集電極的手的食指接觸基極。這相當通過人手皮膚的電阻給基極加電流。記下表針偏轉的角度，然后兩只管腳對調再測一次。這兩次測量中，表針轉角度大的一次所假設的晶體管電極是對的。因為集電區(qū)摻雜濃度低，現(xiàn)在集電極變成發(fā)射極，當然要降低，表針偏轉角度小。方法。拇指捏住，紅表筆偏【4-8】在某放大電路中，晶體管三個電極的電流如題圖4-8所示，試確定晶體管各電極的名稱；說明它是NPN型，還是PNP型；計算晶體1管的共射電流放大系數(shù)。I1.2mA1解：2①－c，②－b，③－e；PNP型；1.2mAI1.23mA3I0.03mA2400.03mA圖3圖4-8題4-8晶體管電極電流圖【4-9】用萬用表直流電壓擋測得電路中晶體管各極對地電壓如題圖4-9所示，試判斷晶體管分別處于哪種工作狀態(tài)(飽和、截止、放大)？3V+6V12V6V18V+5.6V9.3V0.1V12.3V5.3V8.5V0.2V圖4-9題4-9晶體管對地電壓解：晶體管從左到右，工作狀態(tài)依次為放大、飽和、截止、放大?！?-10】兩個場效應管的轉移特性曲線分別如題圖4-10(a)和(b)所示，分別確定這兩個場效應管的類型，并求其主要參數(shù)（開啟電壓或夾斷電壓，低頻跨導）。測試時電流i的參考D方向為從漏極D到源極S。i/mAD6420uGS/Vi/mADU10VDS6421Q234QU10VuGS/V4210DS(a)(b)-圖410題4-10轉移特性曲線解：（a）P溝道增強型MOSFET管，開啟電壓U＝－2V，IDO=-1mA。GSth（）在工作點（UGS＝－5V，ID＝－2mA）處，見圖4-10(a)。2IIDOD1.4mSgm=UGS(th)U4VI4mA。，DSS（b）N溝道耗盡型MOSFET，夾斷電壓GS(off)在工作點（UGS＝－2V，ID＝1mA）處，見圖4-10(b)。2IIg＝DSSD=1mSUGS(off)m【4-11】用萬用表直流電壓擋測得電路中場效應管各極對地電壓如題圖4-11所示，試判斷各場效應管分別處于哪種工作狀態(tài)(可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、截止區(qū))？10V15V1V8V2V2V3.5V3V0V0V0V1V(a)U=2V(c)U=-4V(d)U=-4VGS(off)(b)U=-2VGS(th)GS(off)GS(th)圖4-11題4-11晶體管各電極對地電壓解：（a）恒流區(qū)，N溝道增強型；（b）夾斷區(qū)；（c）可變電阻區(qū)；（d）恒流區(qū)。【4-12】試分析題圖4-12所示電路的工作情況，圖中二極管為理想，u=10sin100tV。2要求畫出u的波形圖，求輸出電壓的平均值U。O(AV)OVDVD1i4Ou1u2VD3uORLVD2圖4-12題4-12電路圖解：當u2>0時，VD、VD導通，VD、VD截止，u為正；當u<0時，VD2、VD4導通，1324O2VD1、VD3截止，uO仍為正。實現(xiàn)橋式整流，波形如解圖4-12所示。u210Vπ2ωtOπ3π4πuOOωt解圖4-121π10sind()6.37VttUπO(AV)0【4-13】分析題圖4-13所示電路的工作情況，圖中I為電流源，I=2mA。設20℃時二極管的正向電壓降UD=660mV，求在50℃時二極管的正向電壓降。該電路有何用途？電路中為什么要使用電流源？IRUUD圖4-13題4-1