第1章习题解答

1、 1 第一章 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件 2010年年9月月 习题解答习题解答 2 第一章 N 型半导体：型半导体：在本征半导体中掺入五价元素在本征半导体中掺入五价元素(如磷如磷)构成的构成的 杂质半导体。杂质半导体。 P 型半导体：型半导体：在本征半导体中掺入三价元素在本征半导体中掺入三价元素(如硼如硼)构成的构成的 杂质半导体。杂质半导体。 D D d i u r 微变电阻微变电阻rd PN 结的电流方程结的电流方程) 1( T U u S eIi 常温下（常温下（T=300K） UT26mV PN 结正向偏置结正向偏置 P P 正正N N 负负, ,导通导通PN 结反向偏置

2、结反向偏置 P负负N 正，截止正，截止 D T I U maxZZZM IUP稳压管：稳定电压稳压管：稳定电压 UZ， ，稳定电流 稳定电流IZ、额定功耗、额定功耗 3 第一章 三极管：三极管：由两个由两个PN 结背靠背组成结背靠背组成 结构特点结构特点 符号符号 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 输入特性曲线输入特性曲线 UCE 1V IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8

3、 导通压降：导通压降： 硅管硅管U UBE BE 0.60.8V, 0.60.8V, 锗管锗管U UBE BE 0.10.3V 0.10.3V UCE=0V UCE =0.5V 开启电压：开启电压： 硅管硅管0.5V0.5V， 锗管锗管0.1V0.1V。 常数 CE U BEB ufi 5 第一章 输出特性曲线输出特性曲线 iC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 放大区放大区 I IC C=I=IB B 截止区截止区,IB0,IC0 常数 B I CEC ufi 饱和区饱和区 ICIB CCCCEC RiVu 临界

4、饱和临界饱和 UCE=UBE UBC=0 6 第一章 输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点: (1) 截止区：截止区：发射结发射结反反偏偏UBEUON , UCEUBE IE=IC+IB， ， IC= IB , 且 且 IC = IB (3) 饱和区：饱和区：发射结正偏，集电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。UBEUON , UCE UBE IC3.7V时，时， D1导通，导通，D2截止，截止，U0=3V+0.7V=3.7V 二极管正向导通二极管正向导通 反向截止反向截止 Ui-3.7V时，时， D1截止，截止，D2导通，导通，U0=(-0.7V)+(-3V)=-3.7V -3.7V U

5、i3.7V时，时， D1截止，截止，D2截止，截止，U0=Ui= 5sint (V) 3.7 -3.7 16 第一章 1.5 电路以及输入电压电路以及输入电压uI1和和uI2的波形如图所示，二极管导通电压的波形如图所示，二极管导通电压 UD0.7V。试画出输出电压。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。的波形，并标出幅值。 注意：二极管有电容效应，从注意：二极管有电容效应，从 截止到导通需要一定的时间截止到导通需要一定的时间 UI1UI2U0 0.3V0.3V 0.3V3V 3V0.3V 3V3V 1V 1V 1V 3.7V 17 第一章 1.6 电路如图电路如图P1.6所示，二极管导通电压所

6、示，二极管导通电压UD0.7V，常温下，常温下 UT26mV，电容，电容C对交流信号可视为短路；对交流信号可视为短路；ui为正弦波，有为正弦波，有 效值为效值为10mV。 试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？ 解：动态电流有效值解：动态电流有效值 IdUi/rD 其动态电阻其动态电阻 rDUT/ID 故动态电流有效值故动态电流有效值 IdUi/rD10mV/10=1mA 动态电阻动态电阻 rDUT/ID26mV/2.6mA=10 二极管的直流电流二极管的直流电流 ID（2VUD）/R （2-0.7）/500=2.6mA 18 第一章 1.7 现有两只

7、稳压管，它们的稳定电压分别为现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和和8V，正向，正向 导通电压为导通电压为0.7V。试问：。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少 （2）若将它们并联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？）若将它们并联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ 解：（解：（1）两只稳压管串联时可得）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和和14V 等四种稳压值。等四种稳压值。 （2）两只稳压管并联时可得）两只稳压管并联时可得0.7V和和6V等两种稳压值。等两种稳压值。 + 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 已知稳压管的稳定电压已知稳压管的稳定电压UZ6V，稳定电流的最小值，稳定电流的最小值IZmin 5mA，最大功耗，最大功耗PZM150mW。试求图。试求图P1.8所示电路中电所示电路中电 阻阻R 的取值范围。的取值范围。 解：稳压管的最大稳定电流解：稳压管的最大稳定电流 IZMPZM/UZ 150mW/6V=25mA 电阻电阻R 的电流为的电流为IZMIZmin， k8.1 5 615 Zmin ZI max mA

9、VV I UU R 所以其取值范围为所以其取值范围为 k36.0 25 615 Zmax ZI min mA VV I UU R k8 . 136. 0 20 第一章 1.9 已知图已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压所示电路中稳压管的稳定电压UZ6V，最小稳，最小稳 定电流定电流IZmin5mA，最大稳定电流，最大稳定电流IZmax25mA。 （1）当）当UI10V时时,若若UOUZ6V V33.310 5001000 500 I L L O U RR R U 解：解： （1）分别计算）分别计算UI为为10V, 15V, 35V三种情况下输出电压三种情况下输出电压UO的值的值 （2）若）

10、若UI35V时负载开路，则会出现什么现象时负载开路，则会出现什么现象?为什么？为什么？ L R U R UU I ZZI DZ 所以稳压管未击穿，工作在截止区所以稳压管未击穿，工作在截止区 mA8 5 . 0 6 1 610 当当UI15V时，时， 若若UOUZ6V L R U R UU I ZZI DZ mA3 5 . 0 6 1 615 工作在截止区工作在截止区 UO=5V 若负载开路若负载开路 R UU I ZI DZ mAmA 59 1 615 工作在稳压区工作在稳压区 UOUZ6V 21 第一章 稳压管将因功耗过大而损坏。稳压管将因功耗过大而损坏。 当当UI35V时，若时，若UOUZ

11、6V L R U R UU I ZZI DZ mAmA 517 5 . 0 6 1 635 工作在稳压区工作在稳压区UOUZ6V （2）若）若UI35V时负载开路，则时负载开路，则 R UU I ZI DZ mAmA2529 1 635 22 第一章 1.10 在图在图P1.10所示电路中，发光二极管导通电压所示电路中，发光二极管导通电压UD1.5V， 正向电流在正向电流在515mA时才能正常工作。试问时才能正常工作。试问 （1）开关）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？在什么位置时发光二极管才能发光？ （2）R 的取值范围是多少？的取值范围是多少？ 解：解： I （1）开关）开关S在闭合位

12、置时发光二极管才能发光在闭合位置时发光二极管才能发光 （2）正常工作时正向电流）正常工作时正向电流 I 的范围的范围5mA15mA R 的取值范围是的取值范围是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 电路如图所示，稳压管的稳定电压电路如图所示，稳压管的稳定电压UZ3V，R 的取值合适的取值合适 uI的波形如图所示。试分别画出的波形如图所示。试分别画出uO1和和uO2的波形。的波形。 解：解： 波形如图所示波形如图所示 Ui3V时时 DZ导

13、通导通 U01=Ui-3V Ui3V时时 DZ导通导通 U01=3V 波形如图所示波形如图所示 24 第一章 1.12 在温度在温度20时某晶体管的时某晶体管的ICBO2A，试问温度是，试问温度是60时时 ICBO？ 解：温度升高解：温度升高10，I ICBO CBO增加 增加1 1倍倍 60时时 ICBO ）（C20CBO 4 2 T I242=32A 1.13 有两只晶体管，一只的有两只晶体管，一只的200，ICEO200A；另一只；另一只 的的100，ICEO10A，其它参数大致相同。你认为应选用，其它参数大致相同。你认为应选用 哪只管子？为什么？哪只管子？为什么？ 解：选用解：选用10

14、0、ICEO10A的管子，因其的管子，因其适中、适中、ICEO较小，较小， 因而温度稳定性较另一只管子好。因而温度稳定性较另一只管子好。 25 第一章 1.14已知两只晶体管的电流放大系数已知两只晶体管的电流放大系数分别为分别为50和和100，现测得，现测得 放大电路中这两只管子两个电极的电流如图放大电路中这两只管子两个电极的电流如图P1.14所示。分别求所示。分别求 另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。 晶体管晶体管Ie=Ic+Ib，Ic=Ib 两只晶体管的电流放大系数两只晶体管的电流放大系数 分别为分别为50和和100 根

15、据电流关系和方向判断根据电流关系和方向判断 b be ec c NPN 型型PNP 型型 26 第一章 1.15测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.15所示。在所示。在 圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。 先找先找b、e， 再根据再根据VC判断判断 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 管号管号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 电路如图所示，晶体管导通时电路如图所示，晶体管导通时UBE0.7V,=50。试分析。试分析 VBB为为0V、1V、1.5V三种情况下三种情况下T的工作状态及输出电压的工作状态及输出电压uO的值的值 解：（解：（1）当）当VBB0时时，T截止截止, IB=0, IC=0, uOVCC-ICRC=VCC=12V （2）当）当VBB1V时，因为时，因为 （3）当）当VBB1.5V时，因为时，因为 ICQICM 所以

17、所以T处于放大状态处于放大状态 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处于放大状态处于放大状态 mA306. 050 V91312 28 第一章 1.17 电路如图电路如图P1.17所示，试问所示，试问大于多少时晶体管饱和？大于多少时晶体管饱和？ 解：临界饱和时解：临界饱和时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 时，管子饱和。时，管子饱和。 UCESUBE=0.7V 29 第一章 1.18 电路如图所示，晶体管的电路如图所示，晶体管的50，|UBE|0.2V，饱和管，饱和管 压降压降|UCES|0.1V；稳压管的稳定电压；稳压管的稳定电压UZ5V，正向导通电压，正向导通电压 UD0.5V。试问：当。试问：当uI0V时时,uO？当？当uI5V时时,uO？ 解：当解：当uI0时，晶体管截止，稳压管时，晶体管截止，稳压管 击穿，击穿，uOUZ5V。 当当uI5V时，时， 晶体管饱和，晶体管饱和，uOUC