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文檔簡介
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),課后習(xí)題答案
篇一:模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),課后習(xí)題答案
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)
第一章
1.1電路如題圖1.1所示,已知ui?5sin?t?V?,二極管導(dǎo)通電壓
降UD?O.7V。試畫出
ui和uo的波形,并標(biāo)出幅值。
解:通過分析可知:
⑴當(dāng)u當(dāng)3.7V時,uo?3.7V(2)當(dāng)?3.7V?ui?3.7V時,uo?ui(3)
當(dāng)ui??3.7V時,uo??3.7V總結(jié)分析,畫出部分波形圖如下所示:
1.2二極管電路如題圖1.2所示。(1)判斷圖中的二極管是導(dǎo)
通還是截止?(2)分別用理想模型和橫壓降模型計算A0兩端的電
壓UAO。
解:對于(a)來說,二極管是導(dǎo)通的。
采用理想模型來說,UAO??6V采用恒壓降模型來說,UA0??6.7V
對于(c)來說,二極管D1是導(dǎo)通的,二極管D2是截止的。
采用理想模型來說,UAO?O采用恒壓降模型來說,UAO??O.7V
1.3判斷題圖1.3電路中的二極管D是導(dǎo)通還是截止?用二極管
的理想模型計算流過二極管的電流ID??
解:(b)先將二極管斷開,由KVL定律,二極管左右兩端電壓
可求出:
25
?15?=1.5V18?225?510
U右=15?=1V
140?1011左=?10?
故此二極管截止,流過的電流值為ID=O
(c)先將二極管斷開,由KVL定律,二極管左右兩端電壓可求
出:
52
=2.5V,U左=2.5?20?=0.5V25?518?210
U右=15?=1V
140?10U左1=15?
由于U右?U左?0.5V,故二極管導(dǎo)通。運用戴維寧定理,電路可
簡化為
ID?
0.5
?32.7uA15.3
1.6測得放大電路中六只晶體管的電位如題圖1.6所示,在圖中
標(biāo)出三個電極,并說明它們是硅管還是楮管。
解:T1:硅管,PNP,11.3V對應(yīng)b,12V對應(yīng)e,0V對應(yīng)c
T2:硅管,NPN,3.7V對應(yīng)b,3V對應(yīng)e,12V對應(yīng)cT3:硅管,
NPN,12.7V對應(yīng)b,12V對應(yīng)e,15V對應(yīng)cT4:楮管,PNP,12V對應(yīng)
b,12.2V對應(yīng)e,0V對應(yīng)cT5:錯管,PNP,14.8V對應(yīng)b,15V對應(yīng)
e,12V對應(yīng)cT6:錯管,NPN,12V對應(yīng):b,IT8V對應(yīng)e,15V對應(yīng)c
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第二章
2.2當(dāng)負(fù)載電阻RL?lk?時,電壓放大電路輸出電壓比負(fù)載開路
(RL??)時輸出電壓減少20%,求該放大電路的輸出電阻ro。解:
由題意知:
UOC
?RL?O.8U0C
ro?RL
解得ro?0.25kQ
2.5電路如題圖2.2所示,設(shè)BJT的UBE?O.6V,ICEO、ICES可
忽略不計,試分析當(dāng)開關(guān)
S分別接通A、B、C三位置時一,BJT各工作在其輸出特性曲線的
哪個區(qū)域,并求出相應(yīng)的集電極電流ICo
解:ICS?12/4?3mA,IBS?3/80?0.0375mA
(1)開關(guān)打在A上:IB?
12?0.6
?0.285mA?IBS,故三極管工作在飽和區(qū)。40
IC?ICS?3mA
(2)開關(guān)打在B上:IB?
12?0,6
?0.0228mA?IBS,故三極管工作在放大區(qū)。500
IC??IB?1.8mA
(3)開關(guān)打在C上:發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏,故三極管工作在截
止區(qū)。IC=O
2.9題圖2.6畫出了某固定偏流放大電路中BJT的輸出特性及
交、直流負(fù)載線,試求:(1)電源電壓VCC,靜態(tài)電流IB、IC和管
壓降VCE的值;(2)電阻Rb、Rc的值;
(3)輸出電壓的最大不失真幅值;
(4)要使該電路不失真地放大,基極正弦電流的最大幅值是多
少?
解:(1)由輸出特性圖中可以讀到:IB?20uA,IC?lmA,
UCE?3V,VCC?6VO(2)Rb?
VCCV?UCE
?300kQ,RC?CC?3kQIBIC
(3)U0M?min(UCE?UCEQ,UCEQ?UCES)?min(4.5?3,3?0.8)?1.5V(4)
要使電路能不失真地放大,基極正弦電流的最大幅值取20uA
2_11>單管放大電路如圖題3.4.2所示已知BJT的電流放大系數(shù)
6=50。(1)估算Q點;
(2)畫出簡化H參數(shù)小信號等效電路;(3)估算BJT的朝人電
阻rbe;(4)如
??VV??0輸出端接入4k。的電阻負(fù)載,計算AV?及AVS?0?。?iS
解(1)估算Q點
IB?
vcc
?40?AIC??IB?2mARb
VCE?VCC?ICRC?4V
(2)簡化的H參數(shù)小信號等效電路如圖解3.4.2所示。(3)求
rbe
rbc?200??(l??)
26mV26mV
?200??(1?50)?863?IE2mA
'?V?(RC||RL)?ROL??(4)A??????116VrberbeVi
?V?V?VRiRb|IrbeOO?
??AVS???i?A?A??73VVRi?RsRs?Rb|IrbeVsViVs
2-14.電路如圖所示,設(shè)耦合電容和旁路電容的容量均足夠大,對
交流信號可視為短路.
⑴求Au=Uo/Ui,ri,ro(2)求Au=Uo/Us
(3)如將電阻Rb2逐漸減小,將會出現(xiàn)什么性質(zhì)的非線形失真?畫
出波形圖.
(2)
us
(3)Rb2減小將會產(chǎn)生飽和失真
2.15電路如題圖2.11所示。
(1)畫出放大電路的微變等效電路;
UCC
UB?Rbl
Rbl?Rb2
UB?UBE
IE??1.2mA
Rel?Re2
(2)寫出電壓放大倍數(shù)Aul?(3)求輸入電阻ri;
(4)畫出當(dāng)Rc?Re時的輸出電壓uol、uo2的波形(輸入ui為正
弦波,時間關(guān)系對齊)解:(1)
26
rbe?rbb???l????2.5k?
IE
Rc
Au?????38
rbe?l??Rel
ri?Rbl//Rb2//?rbe??1???Re1?
ro?Rc?6.8k?
ri
A?Au??34.5
ri?Rs
UolUi
Au2?
Uo2Ui
的表達(dá)式;
篇二:吳友宇主編《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課后習(xí)題答案
第三部分習(xí)題與解答
習(xí)題1
客觀檢測題
一、填空題
1、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中,多數(shù)載流子的濃度主要取決于摻入的,而
少數(shù)載流子的濃度則與溫度有很大關(guān)系。
2、當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時,擴(kuò)散電流電壓時,擴(kuò)散電流小于漂
移電流,耗盡層變寬。
3、在N型半導(dǎo)體中,電子為多數(shù)載流子,為少數(shù)載流子。
二.判斷題
1、由于P型半導(dǎo)體中含有大量空穴載流子,N型半導(dǎo)體中含有
大量電子載流子,所以P型半導(dǎo)體帶正電,N型半導(dǎo)體帶負(fù)電。
(X)
2、在N型半導(dǎo)體中,摻入高濃度三價元素雜質(zhì),可以改為P型
半導(dǎo)體。(J)
3、擴(kuò)散電流是由半導(dǎo)體的雜質(zhì)濃度引起的,即雜質(zhì)濃度大,擴(kuò)
散電流大;雜質(zhì)濃度小,擴(kuò)散電流小。(X)
4、本征激發(fā)過程中,當(dāng)激發(fā)與復(fù)合處于動態(tài)平衡時,兩種作用
相互抵消,激發(fā)與復(fù)合停止。(X)
5、PN結(jié)在無光照無外加電壓時,結(jié)電流為零。(J)
6、溫度升高時,PN結(jié)的反向飽和電流將減小。(義)
7、PN結(jié)加正向電壓時,空間電荷區(qū)將變寬。(X)
三.簡答題
1、PN結(jié)的伏安特性有何特點?
V
答:根據(jù)統(tǒng)計物理理論分析,PN結(jié)的伏安特性可用式
ID?Is?(eVT?l)表示。
式中,ID為流過PN結(jié)的電流;Is為PN結(jié)的反向飽和電流,是
一個與環(huán)境溫度和材料等有關(guān)的參數(shù),單位與I的單位一致;V為
外加電壓;VT=kT/q,為溫度的電壓當(dāng)量(其單位與V的單位一
致),其中玻爾茲曼常數(shù)k?1.38?10?23J/K,電子電量
q?1.60217731?10?19c(庫倫),則VT?T(V),在常溫(T=300K)
下,115.294
V
VTVT=25.875mV=26mVo當(dāng)外加正向電壓,即V為正值,且V比
VT大幾倍時,e
是I?Is?eVVT??l,于,這時正向電流將隨著正向電壓的增加按
指數(shù)規(guī)律增大,PN結(jié)為正向?qū)?/p>
V
VT態(tài).外加反向電壓,即V為負(fù)值,且|V|比VT大幾倍時,
e??l,于是I??Is,這時PN結(jié)
只流過很小的反向飽和電流,且數(shù)值上基本不隨外加電壓而變,
PN結(jié)呈反向截止?fàn)顟B(tài)。PN結(jié)的伏安特性也可用特性曲線表示,如圖
1.1.1所示.從式(LL1)伏安特性方程的分析和圖
1.1.1特性曲線(實線部分)可見:PN結(jié)真有單向?qū)щ娦院头蔷€
性的伏安特性。
圖
1.1.1PN伏安特性
2、什么是PN結(jié)的反向擊穿?PN結(jié)的反向擊穿有哪幾種類型?
各有何特點?
答:“PN”結(jié)的反向擊穿特性:當(dāng)加在“PN”結(jié)上的反向偏壓超
過其設(shè)計的擊穿電壓后,PN結(jié)發(fā)生擊穿。
PN結(jié)的擊穿主要有兩類,齊納擊穿和雪崩擊穿。齊納擊穿主要
發(fā)生在兩側(cè)雜質(zhì)濃度都較高的PN結(jié),一般反向擊穿電壓小于4Eg/q
(Eg—PN結(jié)量子阱禁帶能量,用電子伏特衡量,Eg/q指PN結(jié)量子
阱外加電壓值,單位為伏特)的PN的擊穿模式就是齊納擊穿,擊穿
機(jī)理就是強(qiáng)電場把共價鍵中的電子拉出來參與導(dǎo)電,使的少子濃度
增加,反向電流上升。
雪崩擊穿主要發(fā)生在“PN”結(jié)一側(cè)或兩側(cè)的雜質(zhì)濃度較低“PN”
結(jié),一般反向擊穿電壓高于6Eg/q的“PN”結(jié)的擊穿模式為雪崩擊
穿。擊穿機(jī)理就是強(qiáng)電場使載流子的運動速度加快,動能增大,撞
擊中型原子時把外層電子撞擊出來,繼而產(chǎn)生連鎖反應(yīng),導(dǎo)致少數(shù)
載流子濃度升高,反向電流劇增。
3、PN結(jié)電容是怎樣形成的?和普通電容相比有什么區(qū)別?
PN結(jié)電容由勢壘電容Cb和擴(kuò)散電容Cd組成。
勢壘電容Cb是由空間電荷區(qū)引起的。空間電荷區(qū)內(nèi)有不能移動
的正負(fù)離子,各具有一定的電量。當(dāng)外加反向電壓變大時,空間電
荷區(qū)變寬,存儲的電荷量增加;當(dāng)外加反向電壓變小時,空間電荷
區(qū)變窄,存儲的電荷量減小,這樣就形成了電容效應(yīng)?!皦|壘電
容”大小隨外加電壓改變而變化,是一種非線性電容,而普通電容
為線性電容。在實際應(yīng)用中,常用微變電容作為參數(shù),變?nèi)荻O管
就是勢壘電容隨外加電壓變化比較顯著的二極管。
擴(kuò)散電容Cd是載流子在擴(kuò)散過程
中的積累而引起的。PN結(jié)加正向電壓
時,N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散,在P區(qū)形
成一定的電子濃度(Np)分布,PN結(jié)邊緣
處濃度大,離結(jié)遠(yuǎn)的地方濃度小,電子
濃度按指數(shù)規(guī)律變化。當(dāng)正向電壓增加
時,載流子積累增加了4Q;反之,則減
圖1.3.3P區(qū)中電子濃度的分布曲線及電荷的積累
小,如圖1.3.3所示。同理,在N區(qū)內(nèi)
空穴濃度隨外加電壓變化而變化的關(guān)系與P區(qū)電子濃度的變化相
同。因此,外加電壓增加時所出現(xiàn)的正負(fù)電荷積累變化4Q,可
用擴(kuò)散電容Cd來模擬。Cd也是一種非線性的分布電容。
綜上可知,勢壘電容和擴(kuò)散電容是同時存在的。PN結(jié)正偏時,
擴(kuò)散電容遠(yuǎn)大于勢壘電容;PN結(jié)反偏時,擴(kuò)散電容遠(yuǎn)小于勢壘電
容。勢壘電容和擴(kuò)散電容的大小都與PN結(jié)面積成正比。與普通電容
相比,PN結(jié)電容是非線性的分布電容,而普通電容為線性電容。
習(xí)題2
客觀檢測題
一、填空題
1、半導(dǎo)體二極管當(dāng)正偏時,勢壘區(qū)漂移電流。
2、在常溫下,硅二極管的門限電壓約,導(dǎo)通后在較大電流下的
正向壓降約V;錯二極管的門限電壓約,導(dǎo)通后在較大電流下的正
向壓降約Vo
3、在常溫下,發(fā)光二極管的正向?qū)妷杭s,
考慮發(fā)光二極管的發(fā)光亮度和壽命,其工作電流一般控制在
5"10mAo
4、利用硅PN結(jié)在某種摻雜條件下反向擊穿特性陡直的特點而制
成的二極管,稱為普通(穩(wěn)壓)二極管。請寫出這種管子四種主要
參數(shù),分別是最大整流電流、反向擊穿電壓、反向電流和極間電
容。
二、判斷題
1、二極管加正向電壓時,其正向電流是由(a)。
a.多數(shù)載流子擴(kuò)散形成b.多數(shù)載流子漂移形成
c.少數(shù)載流子漂移形成d.少數(shù)載流子擴(kuò)散形成
2、PN結(jié)反向偏置電壓的數(shù)值增大,但小于擊穿電壓,(c)。
a.其反向電流增大b.其反向電流減小
c.其反向電流基本不變d.其正向電流增大
3、穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)的(d)。
a.單向?qū)щ娦詁.反偏截止特性
c.電容特性d.反向擊穿特性
4、二極管的反向飽和電流在20c時是5nA,溫度每升高
10℃,其反向飽和電流增大一倍,
當(dāng)溫度為40℃時,反向飽和電流值為(c)。
a.10uAb.15uAc.20uAd.40uA
5、變?nèi)荻O管在電路中使用時,其PN結(jié)是(b)。
a.正向運用b.反向運用
三、問答題
1、溫度對二極管的正向特性影響小,對其反向特性影響大,這
是為什么?
答:正向偏置時,正向電流是多子擴(kuò)散電流,溫度對多子濃度幾
乎沒有影響,因此溫度對二極管的正向特性影響小。但是反向偏置
時,反向電流是少子漂移電流,溫度升高少數(shù)載流子數(shù)量將明顯增
加,反向電流急劇隨之增加,因此溫度對二極管的反向特性影響
大。
2、能否將1.5V的干電池以正向接法接到二極管兩端?為什么?
答:根據(jù)二極管電流的方程式
I?IS?eqV/KT?l?
將V=1.5V代入方程式可得:
I?20?10?12?el500/26?l??20?10?12?el500/26
15001gI?lg20?12?lge?14.3426
故I?2.18?1014?A?
雖然二極管的內(nèi)部體電阻、引線電阻及電池內(nèi)阻都能起限流作
用,但過大的電流定會燒
壞二極管或是電池發(fā)熱失效,因此應(yīng)另外添加限流電阻。
3、有A、B兩個二極管。它們的反向飽和電流分別為5mA和
0.2?A,在外加相同的正向電壓時的電流分別為20mA和8mA,你認(rèn)
為哪一個管的性能較好?
答:B好,因為B的單向?qū)щ娦院茫划?dāng)反向偏置時,反向飽和電
流很小,二極管相當(dāng)于斷路,其反向偏置電阻無窮大。
4、利用硅二極管較陡峭的正向特性,能否實現(xiàn)穩(wěn)壓?若能,則
二極管應(yīng)如何偏置?
答:能實現(xiàn)穩(wěn)壓,二極管應(yīng)該正向偏置,硅二極管的正偏導(dǎo)通電
壓為0.7V;因此硅二極管的正向特性,可以實現(xiàn)穩(wěn)壓,其穩(wěn)壓值為
0.7VO
5、什么是齊納擊穿?擊穿后是否意味著PN結(jié)損壞?
答:齊納擊穿主要發(fā)生在兩側(cè)雜質(zhì)濃度都較高的PN結(jié),其空間
電荷區(qū)較窄,擊穿電壓較低(如5V以下),一般反向擊穿電壓小于
4Eg/q(Eg—PN結(jié)量子阱禁帶能量,用電子伏特衡量,Eg/q指PN結(jié)
量子阱外加電壓值,單位為伏特)的PN的擊穿模式就是齊納擊穿,
擊穿機(jī)理就是強(qiáng)電場把共價鍵中的電子拉出來參與導(dǎo)電,使的少子
濃度增加,反向電流上升。
發(fā)生齊納擊穿需要的電場強(qiáng)度很大,只有在雜質(zhì)濃度特別大的
PN結(jié)才能達(dá)到。擊穿后并不意味著PN結(jié)損壞,當(dāng)加在穩(wěn)壓管上的
反向電壓降低以后,管子仍然可以恢復(fù)原來的狀態(tài)。但是反向電流
和反向電壓的乘積超過PN結(jié)容許的耗散功率時,就可能由電擊穿變
為熱擊穿,而造成永久性的破壞。電擊穿PN結(jié)未被損壞,但是熱擊
穿PN結(jié)將永久損壞。
主觀檢測題
2.1.1試用電流方程式計算室溫下正向電壓為0.26V和反向電壓
為IV時的二極管電流。(設(shè)IS?10?A)
解:由公式ID?IS?qVDe/KT?l??IS?DVeT/V?l?
由于IS?10?A,VT=0.026V
正向偏置VD=0.26V時
ID?ISe?VD/VT?l?10?e0.26/0.026?l??10?el0?l??220264??A??0.22A
?
當(dāng)反向偏置VD??1V時
ID??IS??10?A
篇三:《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(國防工業(yè)出版社)課后習(xí)題答案
K題1.(1)雜質(zhì)濃度,溫度(2)呈電中性,呈電中性
(3)等于,大于,變窄,小于,變寬(4)反向擊穿(5)增大,增
大,減小(6)左移,上移,加寬(7)、發(fā)射結(jié),集電結(jié)(8)一種
載流子參與導(dǎo)電,兩種載流子參與導(dǎo)電,壓控,流控。
K題1.23二極管電路如圖T1.2所示,判斷圖中二極管是導(dǎo)通
還是截止,并確定各電路的輸出端電壓U0。設(shè)二極管的導(dǎo)通壓降為
UD=O.7VO
(a)
(b)
(c)(d)
圖Tl.2
解:(a)U0=UA-UD=-5V-0.7V=-5.7V(b)U0=UB=UC=-5V
(c)UO=UA=-O.7V(d)U0=UA=-9.3V
K題1.31二極管電路如圖Tl.3(a)所示,已知
ui?10sin?t(mV),E?l.2V,
電容C和直流電源E對交流視為短路,二極管的伏安特性曲線如
圖TL3(b)所示,R?100?,
求二極管兩端的電壓和流過二極管的電流。
解:iD?ID?id?(5?1.92sin?t)mA
uD?UD?ud?(O.7?0.01sin?t)V
(題1.43設(shè)圖Tl.4中的二極管D為理想二極管,試通過計算
判斷它們是否導(dǎo)通?。
iD
8D??
uD
(a)
(b)
圖Tl.3
(a)(b)
圖Tl.4
解:(a)UA??10?
41
?(?20)???9V4?61?45
UB??20???10V,UA?UB,二極管導(dǎo)通;
5?525
(b)UA??10??(?15)???4V
2?185?201
UB??15???1V,UA?UB,二極管截止。
1?14
(a)K題1.5』在圖Tl.5所示電路中,已知ui=10sin3t(V),二
極管的正向壓降和反向電流均可忽略。分別畫出它們的輸出波形和
傳輸特性曲線uO=f(ui)。
解:
(b)圖T1.5
uo
5
5
U000
UOUOUO
(a)
(d)
K題1.62有兩只硅穩(wěn)壓管DZ1、DZ2,它們的正向?qū)妷篣
D=0.7V,穩(wěn)壓值分
別為UZ1=6V,UZ2=9VO試問:
(1)將它們串聯(lián)相接時可以得到幾種穩(wěn)壓值,各為多少?(2)
將它們并聯(lián)相接時又可以得到幾種穩(wěn)壓值,各為多少?解:(1)
6.7V,9.7V,15V;(2)0.7V,6V。
UI?10V,(題1.7》已知穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)壓值UZ?6V,最小穩(wěn)定電
流IZmin=5mA,
求圖T1.7所示電路中U01和U02的值。
9
9
U01?
02?
圖Tl.7
解:(a)假設(shè)穩(wěn)壓管DZ能夠穩(wěn)壓則:IZ?IR?IRL?
假設(shè)成立,所以U01=6V;
(b)若穩(wěn)壓管DZ能夠穩(wěn)壓則:IZ?IR?IRL?
UI?UZUZ
??5mA?IZmin,RRL
UI?UZUZ???lmA?IZmin,RRL
RL
?5Vo
RL?R
假設(shè)不成立,穩(wěn)壓管不導(dǎo)通,所以Uo2?UI?
K題1.82電路如圖TL8所示,已知E=20V,Rl=400Q,R2=800
Qo穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=10V,穩(wěn)定電流IZmin=5mA,最大穩(wěn)定電
流IZmax=20mA求流過穩(wěn)壓管的電流IZ=?如果R2斷開,將會出現(xiàn)什
么問題?R2的最大值為多少?
解:假設(shè)穩(wěn)壓管能夠穩(wěn)壓,則:
DZ
E?UZUZ
IZ?I1?I2???12.5mA?IZmin,
R1R2
假設(shè)成立,且IZ?IZmax,IZ?12.5mA,如果R2斷開,穩(wěn)壓管中電
流過大將被燒壞;IZ?H?I2?
圖T1.8
E?UZUZ
??IZmax,R2的最大值為2kQ。
R1R2
(題1.93測得放大電路中的兩個晶體管的兩個電極電流如圖
T1.9所示。(1)另一個電極的電流,并在圖中標(biāo)出實際方向;
(2)判斷它們的管型,并標(biāo)出e、b、c極;
(3)估算它們的B值和?值。
mAmA
(b)(a)
圖T1.9
解:圖(a):(1)2mA,流入電極,(2)NPN型管,上e左c
右b,(3)6=100,a=0.99;圖(b):(1)0.3mA,從電極流
出,(2)PNP型管,上c左b右e,(3)8=40,
a=0.975o
(題1.10》有兩只晶體管,A管的?=200,ICE0?200uA;B管
的?二50,
ICE0=10uA,其它參數(shù)大致相同,用作放大時最好選用哪只管?
解:B管。(選用BJT時,一般希望極間反向飽和電流盡量小
些,以減小溫度對BJT性能的影響)。
(題1.113在放大電路中,測得三只晶體管各個電極的電位如
下,A管:①2V,②2.7V,③6VB管:①2.2V,②5.3V,③6VC管:
①一4V,②一L2V,③-1.4V試判斷晶體管的類型、材料、電極。
解:A管:NPN型,硅,①e,②b,③c;
B管:PNP型,硅,①c,②b,
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