模电(第四版)习题解答

第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。(1)在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。(√)(2)因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。(×)(3)PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。(√)(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。(×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其GSR大的特点。(√)(6)若耗尽型N沟道MOS管的GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。(×)二、选择正确答案填入空内。(l)PN结加正向电压时，空间电荷区将A。A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在C。A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为B。A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4)UGS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A、C。A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD=0.7V。图T1.3解：UO1=1.3V,UO2=0V,UO3=-1.3V,UO4=2V,UO5=1.3V,UO6=-2V。2四、已知稳压管的稳压值UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA。求图Tl.4所示电路中UO1和UO2各为多少伏。(a)(b)图T1.4解：左图中稳压管工作在击穿状态，故UO1=6V。右图中稳压管没有击穿，故UO2=5V。五、电路如图T1.5所示，VCC=15V，=100，UBE=0.7V。试问：(1)Rb=50k时，Uo=?(2)若T临界饱和，则Rb=?解：(1)26BBBEBbVUIAR，2.6CBIImA,2OCCCcUVIRV。图T1.5(2)∵2.86CCBECScVUImAR，/28.6BSCSIIA∴45.5BBBEbBSVURkI六、测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表Tl.6所示，它们的开启电压也在表中。试分析各管的工作状态（截止区、恒流区、可变电阻区），并填入表内。表T1.6管号UGS(th)/VUS/VUG/VUD/V工作状态T14-513恒流区T2-43310截止区3T3-4605可变电阻区解：因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。根据表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态，如表Tl.6最后一栏所示。习题1.1选择合适答案填入空内。(l)在本征半导体中加入(A)元素可形成N型半导体，加入(C)元素可形成P型半导体。A.五价B.四价C.三价(2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将(A)。A.增大B.不变C.减小(3)工作在放大区的某三极管，如果当IB从12uA增大到22uA时，IC从lmA变为2mA，那么它的β约为(C)。A.83B.91C.100(4)当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时,它的低频跨导gm将(A)。A.增大；B.不变；C.减小1.2电路如图P1.2所示，已知10siniut(V)，试画出iu与ou的波形。设二极管导通电压可忽略不计。图P1.2解图P1.2解：iu与ou的波形如解图Pl.2所示。1.3电路如图P1.3所示，已知tuisin5(V)，二极管导通电压UD=0.7V。试画出iu与ou的波形图，并标出幅值。4图P1.3解图P1.3解：波形如解图Pl.3所示。1.4电路如图P1.4所示,二极管导通电压UD=0.7V,常温下mVUT26，电容C对交流信号可视为短路；iu为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？解：二极管的直流电流()/2.6DDIVURmA其动态电阻:/10DTDrUI图P1.4故动态电流的有效值：/1diDIUrmA1.5现有两只稳压管，稳压值分别是6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：(1)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，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：(1)串联相接可得4种：1.4V；14V；6.7V；8.7V。(2)并联相接可得2种：0.7V；6V。1.6已知图Pl.6所示电路中稳压管的稳定电压6ZUV，最小稳定电流min5ZImA，最大稳定电流max25ZImA。(1)分别计算IU为10V、15V、35V三种情况下输出电压OU的值；(2)若35IUV时负载开路，则会出现什么现象？为什么？5解：(1)只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V。∴VUI10时，VURRRUILLO3.3；图Pl.6VUI15时，5LOILRUUVRR；VUI35时，11.7LOIZLRUUVURR，∴VUUZO6。0.1(2)当负载开路时，mAImARUUIZZIZ2529max，故稳压管将被烧毁。1.7在图Pl.7所示电路中，发光二极管导通电压UD=1.5V，正向电流在5~15mA时才能正常工作。试问：(1)开关S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？解：(1)S闭合。(2)R的范围为:minmax()/233DDRVUImaxmin()/700DDRVUI图P1.71.8现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流，标出其方向，并在圆圈中画出管子，且分别求出它们的电流放大系数β。(a)(b)(a)(b)图Pl.8解图Pl.86解：答案如解图Pl.8所示。放大倍数分别为1/10100amAA和5/10050bmAA1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。图P1.9解:如解图1.9。解图1.91.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时0.7BEUV，β=50。试分析BBV为0V、1V、3V三种情况下T的工作状态及输出电压Ou的值。解：(1)当0BBV时，T截止，12OuV。(2)当1BBVV时，因为60BBBEQBQbVUIAR3CQBQIImA9OCCCQcuVIRV图P1.107所以T处于放大状态。(3)当3BBVV时，因为460BBBEQBQbVUIAR，2311.3CCCESCQBQCScVUIImAImAR，所以T处于饱和状态。1.11电路如图Pl.11所示,晶体管的β=50,0.2BEUV，饱和管压降0.1CESUV；稳压管的稳定电压5ZUV,正向导通电压0.5DUV。试问：当0IuV时Ou？；当5IuV时Ou？解：当0IuV时，晶体管截止，稳压管击穿，5OZuUV。当5IuV时，晶体管饱和，0.1OuV。因为：图P1.11480IBEBbuUIAR，24CBIImA，0ECCCCcUVIR1.12分别判断图Pl.12所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。(a)(b)(c)8(d)(e)图P1.12解：(a)可能；(b)可能；(c)不能；(d)不能，T的发射结会因电流过大而损坏。(e)可能。1.13已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为4V、8V、12V，管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS管、增强型、耗尽型），并说明①、②、③与G、S、D的对应关系。解：管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极①、②、③与G、S、D的对应关系如解图Pl.13所示。解图Pl.131.14已知场效应管的输出特性曲线如图Pl.14所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。图Pl.14(a)(b)解图Pl.149解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线(如解图Pl.14(a)所示),读出其与各条曲线交点的纵坐标值及GSu值，建立()DGSifu坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图Pl.14(b)所示。1.15电路如图P1.15所示，T的输出特性如图Pl.14所示,分析当Iu=4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。解：根据图P1.14所示T的输出特性可知，其开启电压为5V，根据图Pl.15所示电路可知GSIuu。当Iu=4V时，GSu小于开启电压，故T截止。当Iu=8V时，设T工作在恒流区，根据输出特性可知0.6DimA，管压降10DSDDDduViRV，因此，2GDGSDSuuuV，小于开启电压，说明假设成立，即T工作在恒流区。图Pl.15当Iu=12V时，由于12DDVV，必然使T工作在可变电阻区。l.16分别判断图Pl.16所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。(a)(b)(c)(d)图P1.16解：(a)可能,(b)不能,(c)不能,(d)可能。10补充1.电路如补图P1(a)、(b)所示，稳压管的稳定电压3ZUV,R的取值合适，Iu的波形如图(c)所示。试分别画出1Ou和2Ou的波形。(a)(b)(c)补图P1解：波形如下图所示补充2.在温度20oC时某晶体管的2,CBOIA试问温度是60oC时的CBOI？解:44602022232CBOCBOIIA。补充3.有两只晶体管，一只的β=200,200CEOIA；另一只的β=100,10CEOIA，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？解：选用β=100,10CEOIA的管子，因其β适中,CEOI较小，因而温度稳定性较另一只管子好。补充4.电路如补图P4所示，试问β大于多少时晶体管饱和？解：取CESBEUU，若管子饱和，11则CCBECCBEbcVUVURR,即bcRR所以,100bcRR时,管子饱和。补图P4第2章基本放大电路自测题一．在括号内用“√”和“×”表明下列说法是否正确。1.只有电路既放大电流又放大电压,才称其有放大作用。(×)2.可以说任何放大电路都有功率放大作用。(√)3.放大电路中输出的电流和电压都是有源元件提供的。(×)4.电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。(×)5.放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。(√)6.由于放大的对象是变化量，所以当输入直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化。(×)7.只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。(×)二．试分析图T2.2各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。12(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图T2.2解：图(a)不能。VBB将输入信号短路。图(b)可以。图(c)不能。输入信号与基极偏置是并联关系而非串联关系。图(d)不能。晶体管基极回路因无限流电阻而烧毁。图(e)不能。输入信号被电容C2短路。图(f)不能。输出始终为零。图(g)可能。图(h)不合理。因为G-S间电压将大于零。13图(i)不能。因为T截止。三．在图T2.3所示电路中，已知12CCVV,晶体管β=100，'100bRk。填空：要求先填文字表达式后填得数。(1)当0iUV时，测得0.7BEQUV，若要基极电流20BQIA,则'bR和WR之和bR=(()/CCBEQBQVUI)k≈(565)k；而若测得6CEQUV，则cR=(()/CCCEQBQVUI)≈(3)k。(2)若测得输入电压有效值5iUmV时，输出电压有效值'0.6oUV，则电压放大倍数uA(/oiUU)≈(-120)。若负载电阻LR值与cR相等，则带上图T2.3负载后输出电压有效值oU('LoLcRURR)=(0.3)V。四、已知图T2.3所示电路中12,3CCcVVRk，静态管压降6,CEQUV并在输出端加负载电阻LR，其阻值为3k。选择一个合适的答案填入空内。(1)该电路的最大不失真输出电压有效值omU(A)；A.2VB.3VC.6V