第1章習題解答

1、 1 第一章 第一章常用半導體器件第一章常用半導體器件 2010年年9月月 習題解答習題解答 2 第一章 N 型半導體：型半導體：在本征半導體中摻入五價元素在本征半導體中摻入五價元素(如磷如磷)構(gòu)成的構(gòu)成的 雜質(zhì)半導體。雜質(zhì)半導體。 P 型半導體：型半導體：在本征半導體中摻入三價元素在本征半導體中摻入三價元素(如硼如硼)構(gòu)成的構(gòu)成的 雜質(zhì)半導體。雜質(zhì)半導體。 D D d i u r 微變電阻微變電阻rd PN 結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程) 1( T U u S eIi 常溫下（常溫下（T=300K） UT26mV PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置 P P 正正N N 負負, ,導通導通PN 結(jié)反向偏置

2、結(jié)反向偏置 P負負N 正，截止正，截止 D T I U maxZZZM IUP穩(wěn)壓管：穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管：穩(wěn)定電壓 UZ， ，穩(wěn)定電流 穩(wěn)定電流IZ、額定功耗、額定功耗 3 第一章 三極管：三極管：由兩個由兩個PN 結(jié)背靠背組成結(jié)背靠背組成 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 符號符號 IB IE IC IE IC IBIB IE=IC+IB BC II BE II 1 B C I I iC mA A VVUCEUBE Rb iB VCC VBB RC bBBBEB RiVu CCCCEC RiVu 4 第一章 輸入特性曲線輸入特性曲線 UCE 1V IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8

3、 導通壓降：導通壓降： 硅管硅管U UBE BE 0.60.8V, 0.60.8V, 鍺管鍺管U UBE BE 0.10.3V 0.10.3V UCE=0V UCE =0.5V 開啟電壓：開啟電壓： 硅管硅管0.5V0.5V， 鍺管鍺管0.1V0.1V。 常數(shù) CE U BEB ufi 5 第一章 輸出特性曲線輸出特性曲線 iC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放大區(qū)放大區(qū) I IC C=I=IB B 截止區(qū)截止區(qū),IB0,IC0 常數(shù) B I CEC ufi 飽和區(qū)飽和區(qū) ICIB CCCCEC RiVu 臨界

4、飽和臨界飽和 UCE=UBE UBC=0 6 第一章 輸出特性三個區(qū)域的特點輸出特性三個區(qū)域的特點: (1) 截止區(qū)：截止區(qū)：發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)反反偏偏UBEUON , UCEUBE IE=IC+IB， ， IC= IB , 且 且 IC = IB (3) 飽和區(qū)：飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。UBEUON , UCE UBE IC3.7V時，時， D1導通，導通，D2截止，截止，U0=3V+0.7V=3.7V 二極管正向?qū)ǘO管正向?qū)?反向截止反向截止 Ui-3.7V時，時， D1截止，截止，D2導通，導通，U0=(-0.7V)+(-3V)=-3.7V -3.7V U

5、i3.7V時，時， D1截止，截止，D2截止，截止，U0=Ui= 5sint (V) 3.7 -3.7 16 第一章 1.5 電路以及輸入電壓電路以及輸入電壓uI1和和uI2的波形如圖所示，二極管導通電壓的波形如圖所示，二極管導通電壓 UD0.7V。試畫出輸出電壓。試畫出輸出電壓uO的波形，并標出幅值。的波形，并標出幅值。 注意：二極管有電容效應，從注意：二極管有電容效應，從 截止到導通需要一定的時間截止到導通需要一定的時間 UI1UI2U0 0.3V0.3V 0.3V3V 3V0.3V 3V3V 1V 1V 1V 3.7V 17 第一章 1.6 電路如圖電路如圖P1.6所示，二極管導通電壓所

6、示，二極管導通電壓UD0.7V，常溫下，常溫下 UT26mV，電容，電容C對交流信號可視為短路；對交流信號可視為短路；ui為正弦波，有為正弦波，有 效值為效值為10mV。 試問二極管中流過的交流電流有效值為多少？試問二極管中流過的交流電流有效值為多少？ 解：動態(tài)電流有效值解：動態(tài)電流有效值 IdUi/rD 其動態(tài)電阻其動態(tài)電阻 rDUT/ID 故動態(tài)電流有效值故動態(tài)電流有效值 IdUi/rD10mV/10=1mA 動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rDUT/ID26mV/2.6mA=10 二極管的直流電流二極管的直流電流 ID（2VUD）/R （2-0.7）/500=2.6mA 18 第一章 1.7 現(xiàn)有兩只

7、穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為6V和和8V，正向，正向 導通電壓為導通電壓為0.7V。試問：。試問： （1）若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少）若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少 （2）若將它們并聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？）若將它們并聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？ 解：（解：（1）兩只穩(wěn)壓管串聯(lián)時可得）兩只穩(wěn)壓管串聯(lián)時可得1.4V、6.7V、8.7V和和14V 等四種穩(wěn)壓值。等四種穩(wěn)壓值。 （2）兩只穩(wěn)壓管并聯(lián)時可得）兩只穩(wěn)壓管并聯(lián)時可得0.7V和和6V等兩種穩(wěn)壓值。等兩種穩(wěn)壓值。 + 6V 8V -+ 6V 8V

8、-+ 6V 8V -+ 6V 8V - 14V1.4V6.7V8.7V 6V 8V 6V 8V 6V 8V 6V 8V + - 6V0.7V0.7V0.7V 19 第一章 1.8 已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ6V，穩(wěn)定電流的最小值，穩(wěn)定電流的最小值IZmin 5mA，最大功耗，最大功耗PZM150mW。試求圖。試求圖P1.8所示電路中電所示電路中電 阻阻R 的取值范圍。的取值范圍。 解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流 IZMPZM/UZ 150mW/6V=25mA 電阻電阻R 的電流為的電流為IZMIZmin， k8.1 5 615 Zmin ZI max mA

9、VV I UU R 所以其取值范圍為所以其取值范圍為 k36.0 25 615 Zmax ZI min mA VV I UU R k8 . 136. 0 20 第一章 1.9 已知圖已知圖P1.9所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ6V，最小穩(wěn)，最小穩(wěn) 定電流定電流IZmin5mA，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流IZmax25mA。 （1）當）當UI10V時時,若若UOUZ6V V33.310 5001000 500 I L L O U RR R U 解：解： （1）分別計算）分別計算UI為為10V, 15V, 35V三種情況下輸出電壓三種情況下輸出電壓UO的值的值 （2）若）

10、若UI35V時負載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象時負載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么？為什么？ L R U R UU I ZZI DZ 所以穩(wěn)壓管未擊穿，工作在截止區(qū)所以穩(wěn)壓管未擊穿，工作在截止區(qū) mA8 5 . 0 6 1 610 當當UI15V時，時， 若若UOUZ6V L R U R UU I ZZI DZ mA3 5 . 0 6 1 615 工作在截止區(qū)工作在截止區(qū) UO=5V 若負載開路若負載開路 R UU I ZI DZ mAmA 59 1 615 工作在穩(wěn)壓區(qū)工作在穩(wěn)壓區(qū) UOUZ6V 21 第一章 穩(wěn)壓管將因功耗過大而損壞。穩(wěn)壓管將因功耗過大而損壞。 當當UI35V時，若時，若UOUZ

11、6V L R U R UU I ZZI DZ mAmA 517 5 . 0 6 1 635 工作在穩(wěn)壓區(qū)工作在穩(wěn)壓區(qū)UOUZ6V （2）若）若UI35V時負載開路，則時負載開路，則 R UU I ZI DZ mAmA2529 1 635 22 第一章 1.10 在圖在圖P1.10所示電路中，發(fā)光二極管導通電壓所示電路中，發(fā)光二極管導通電壓UD1.5V， 正向電流在正向電流在515mA時才能正常工作。試問時才能正常工作。試問 （1）開關(guān)）開關(guān)S在什么位置時發(fā)光二極管才能發(fā)光？在什么位置時發(fā)光二極管才能發(fā)光？ （2）R 的取值范圍是多少？的取值范圍是多少？ 解：解： I （1）開關(guān)）開關(guān)S在閉合位

12、置時發(fā)光二極管才能發(fā)光在閉合位置時發(fā)光二極管才能發(fā)光 （2）正常工作時正向電流）正常工作時正向電流 I 的范圍的范圍5mA15mA R 的取值范圍是的取值范圍是233700 I UV R D 700 5 5 .15 min D max mA VV I UV R 233 15 5 .15 max D min mA VV I UV R 23 第一章 1.11 電路如圖所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓電路如圖所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ3V，R 的取值合適的取值合適 uI的波形如圖所示。試分別畫出的波形如圖所示。試分別畫出uO1和和uO2的波形。的波形。 解：解： 波形如圖所示波形如圖所示 Ui3V時時 DZ導

13、通導通 U01=Ui-3V Ui3V時時 DZ導通導通 U01=3V 波形如圖所示波形如圖所示 24 第一章 1.12 在溫度在溫度20時某晶體管的時某晶體管的ICBO2A，試問溫度是，試問溫度是60時時 ICBO？ 解：溫度升高解：溫度升高10，I ICBO CBO增加 增加1 1倍倍 60時時 ICBO ）（C20CBO 4 2 T I242=32A 1.13 有兩只晶體管，一只的有兩只晶體管，一只的200，ICEO200A；另一只；另一只 的的100，ICEO10A，其它參數(shù)大致相同。你認為應選用，其它參數(shù)大致相同。你認為應選用 哪只管子？為什么？哪只管子？為什么？ 解：選用解：選用10

14、0、ICEO10A的管子，因其的管子，因其適中、適中、ICEO較小，較小， 因而溫度穩(wěn)定性較另一只管子好。因而溫度穩(wěn)定性較另一只管子好。 25 第一章 1.14已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)分別為分別為50和和100，現(xiàn)測得，現(xiàn)測得 放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖P1.14所示。分別求所示。分別求 另一電極的電流，標出其實際方向，并在圓圈中畫出管子。另一電極的電流，標出其實際方向，并在圓圈中畫出管子。 晶體管晶體管Ie=Ic+Ib，Ic=Ib 兩只晶體管的電流放大系數(shù)兩只晶體管的電流放大系數(shù) 分別為分別為50和和100 根

15、據(jù)電流關(guān)系和方向判斷根據(jù)電流關(guān)系和方向判斷 b be ec c NPN 型型PNP 型型 26 第一章 1.15測得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖測得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖P1.15所示。在所示。在 圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。 先找先找b、e， 再根據(jù)再根據(jù)VC判斷判斷 NPN 型型 VcVbVe Si管管:Vbe=0.7V Ge管管:Vbe=0.2V PNP 型型 VeVbVc Si管管:Vbe=-0.7V Ge管管Vbe=-0.2V 管號管號T1T2T3T4T5T6 上上ecebcb 中中bbbeee 下下c

16、eccbc 管型管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN 材料材料SiSiSiGeGeGe e b c e b c e b c e b c e b c e b c 27 第一章 1.16 電路如圖所示，晶體管導通時電路如圖所示，晶體管導通時UBE0.7V,=50。試分析。試分析 VBB為為0V、1V、1.5V三種情況下三種情況下T的工作狀態(tài)及輸出電壓的工作狀態(tài)及輸出電壓uO的值的值 解：（解：（1）當）當VBB0時時，T截止截止, IB=0, IC=0, uOVCC-ICRC=VCC=12V （2）當）當VBB1V時，因為時，因為 （3）當）當VBB1.5V時，因為時，因為 ICQICM 所以

17、所以T處于放大狀態(tài)處于放大狀態(tài) b BEQBB BQ R UV I mA K VV 06. 0 5 7 . 01 BQCQ II CCQCCO RIVuVCC mA7 .11 1 3 . 012 CM KR UV I C CESCC mA K I16. 0 5 7 . 05 . 1 BQ mA816. 050 CQ I V41812 O u T處于放大狀態(tài)處于放大狀態(tài) mA306. 050 V91312 28 第一章 1.17 電路如圖電路如圖P1.17所示，試問所示，試問大于多少時晶體管飽和？大于多少時晶體管飽和？ 解：臨界飽和時解：臨界飽和時UCESUBE=0.7V b BECC C CE

18、CC R UV R UV Cb RR BC II 100 1K 100K C b R R 所以，所以， 100 時，管子飽和。時，管子飽和。 UCESUBE=0.7V 29 第一章 1.18 電路如圖所示，晶體管的電路如圖所示，晶體管的50，|UBE|0.2V，飽和管，飽和管 壓降壓降|UCES|0.1V；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ5V，正向?qū)妷海驅(qū)妷?UD0.5V。試問：當。試問：當uI0V時時,uO？當？當uI5V時時,uO？ 解：當解：當uI0時，晶體管截止，穩(wěn)壓管時，晶體管截止，穩(wěn)壓管 擊穿，擊穿，uOUZ5V。 當當uI5V時，時， 晶體管飽和，晶體管飽和，uOUC