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模拟电子技术 课后习题及答案1

2019-09-02 09:45 来源: 震仪

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  第一章 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 型半导体中掺入足够量的三价元素,可将其改为 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-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压, 才能保证其 RGS 大的特点。( ) (6)若耗尽型 N 沟道 MOS 管的 UGS 大于零,则其输入电阻会明显变小。 () 解:(1)√ × (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6) 二、选择正确答案填入空内。 (1)PN 结加正向电压时,空间电荷区将 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变 宽 (2)设二极管的端电压为 U,则二极管的电流方程是 。 A. ISeU B. ISeU UT C. IS(eU UT-1) (3)稳压管的稳压区是其工作在 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击 穿 (4)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 。 者正偏、后者反偏 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前 C. 前者正偏、后者也正偏 (5)UGS=0V 时,能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 解:(1)A (2)C (3)C (4)B (5)A C 三、写出图所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压 UD=0.7V。 解:UO1≈1.3V,UO2=0,UO3≈-1.3V,UO4≈2V,UO5≈1.3V,UO6≈-2V。 四、已知稳压管的稳压值 UZ=6V,稳定电流的最小值 IZmin=5mA。求图所 示电路中 UO1 和 UO2 各为多少伏。 解:UO1=6V,UO2=5V。 五、某晶体管的输出特性曲线如图所示,其集电极最大耗散功率 PCM=200mW, 试画出它的过损耗区。 解:根据 PCM=200mW 可得:UCE=40V 时 IC=5mA,UCE=30V 时 IC≈6.67mA,UCE =20V 时 IC=10mA,UCE=10V 时 IC=20mA,将各点连接成曲线,即为临界过损耗 线 所示。临界过损耗线的左边为过损耗区。 六、电路如图 T1.6 所示,VCC=15V,β =100,UBE=0.7V。试问: (1)Rb=50kΩ 时,uO=? (2)若 T 临界饱和,则 Rb≈? 解:(1)Rb=50kΩ 时,基极电流、集电 极电流和管压降分别为 IB ? VBB ?U BE Rb ? 26 μ A I C ? ? I B ? 2.6mA U CE ? VCC ? I C RC ? 2V 2V。 所以输出电压 UO=UCE= (2)设临界饱和时 UCES=UBE=0.7V,所以 IC ? VCC ? U CES Rc ? 2.86mA IB ? IC ? ? 28.6?A Rb ? VBB ? U BE IB ? 45.4k? 七.测得某放大电路中三个 MOS 管的三个电极的电位如表 T1.7 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 T1.7 管号 T1 T2 T3 U /V GS(th) 4 -4 -4 US/V -5 3 6 UG/V UD/V 工作状态 1 3 3 10 0 5 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,如解表 T1.7 所示。 解表 T1.7 管号 T1 T2 T3 U /V GS(th) 4 -4 -4 US/V -5 3 6 UG/V UD/V 工作状态 1 3 恒流区 3 10 截止区 0 5 可变电阻区 习题 1.1 选择合适答案填入空内。 (1)在本征半导体中加入 素可形成 P 型半导体。 价 C. 三价 元素可形成 N 型半导体,加入 元 A. 五价 B. 四 (2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将 。 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 12μ A 增大到 22μ A 时, IC 从 1mA 变为 2mA,那么它的β 约为 。 A. 83 B. 91 C. 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.增大 B.不 变 C.减小 解:(1)A ,C (2)A (3)C (4)A 1.2 能否将 1.5V 的干电池以正向接法接到二极管两端?为什么? 解:不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系,当端电压为 1.5V 时,管子会因电流过大而烧坏。 1.3 电路如图所示,已知 ui=10sinω t(v),试画出 ui 与 uO 的波形。设 二极管正向导通电压可忽略不计。 解:ui 和 uo 的波形如解图所示。 1.4 电路如图所示,已知 ui=5sinω t (V),二极管导通电压 UD=0.7V。 试画出 ui与 uO的波形,并标出幅值。 解:波形如解上图所示。 1.5 电路如图 5(a)所示,其输入电压 uI1 和 uI2 的波形如图(b)所示, 二极管导通电压 UD=0.7V。试画出输出电压 uO 的波形,并标出幅值。 解:uO 的波形如解图 P1.5 所示。 1.6 电路如图所 示,二极 管导通电压 UD=0.7V,常 温下 UT≈26mV,电容 C 对交流信号可视为短路;ui 为正弦波,有效值为 10mV。 试问二极管中流过的交流电流有效值为多少? 解:二极管的直流电流 其动态电阻 ID=(V-UD)/R=2.6mA rD≈UT/ID=10Ω 故动态电流有效值 1mA Id=Ui/rD≈ 1.7 现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为 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)两只稳压管串联时可得 1.4V、6.7V、8.7V 和 14V 等四种稳压 值。 (2)两只稳压管并联时可得 0.7V 和 6V 等两种稳压值。 1.8 已知稳压管的稳定电压 UZ=6V,稳定电流的最小值 IZmin=5mA, 最大功耗 PZM=150mW。试求图所示电路中电阻 R 的取值范围。 解:稳压管的最大稳定电流 IZM=PZM/UZ=25mA 电阻 R 的电流为 IZM~IZmin,所以其取值范围 R ? U I ? U Z ? 0.36~1.8k? 为 IZ 1.9 已知图所示电路中稳压管的 稳定电压 UZ=6V,最小稳定电流 IZmin=5mA,最 大稳定电流 IZmax=25mA。(1)分别计算 UI 为 10V、15V、35V 三种情况下输出电压 UO的值; (2)若 UI=35V 时负载开路,则会出现什么现 象?为什么? 解:(1)当 UI=10V 时,若 UO=UZ=6V,则稳压管的电流为 4mA,小于其 最小稳定电流,所以稳压管未击穿。故 UO ? RL R ? RL ?UI ? 3.33V 当 UI=15V 时,稳压管中的电流大于最小稳定电流 IZmin,所以 UO=UZ= 6V 同理,当 UI=35V 时,UO=UZ=6V。 (2)I DZ ? (U I ? U Z ) R ? 29mA>IZM=25mA,稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 在图所示电路中,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? 围为 解:(1)S 闭合。(2)R 的范 Rmin ? (V ? U D ) I Dmax ? 233? Rmax ? (V ? U D ) I Dmin ? 700?。 1.11 电路如图(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压 UZ=3V,R 的 取值合适,uI 的波形如图(c)所示。试分别画出 uO1 和 uO2 的波形。 解:波形如解图所示 1.12 在温度 20℃时某晶体管的 ICBO=2μ A,试问温度是 60℃时 ICBO≈? 解:60℃时 ICBO≈ IC5BO(T=20?C)=32μ A。 1.13 有两只晶体管,一只的β =200,ICEO=200μ A;另一只的β =100, ICEO=10μ A,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、ICBO=10μ A 的管子,因其β 适中、ICEO 较小,因而温 度稳定性较另一只管子好。 1.14 已知两只晶体管的电流放大系数β 分别为 50 和 100,现测得放大电 路中这两只管子两个电极的电流如图所示。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。 解:答案如解图所示。 1.15 测得放大电路中 六只晶体管的直流电位 如图所示。在圆圈中画 出管子,并分别说明它 们是硅管还是锗管。 解:晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表 P1.15 所示。 解表 P1.15 管号 T1 T2 T3 T4 T5 T6 上 e c e b c b 中 b b b e e e 下 c e c c b c 管型 PNP NPN NPN PNP PNP NPN 材料 Si Si Si Ge Ge Ge 1.16 电路如图所示,晶体管导通时 UBE=0.7V,β =50。试分析 VBB 为 0V、1V、1.5V 三种情况下 T 的工作状态及输出电压 uO 的值。 解:(1)当 VBB=0 时,T 截止,uO=12V。 (2)当 VBB=1V 时,因为 I BQ ? VBB ? U BEQ Rb ? 60 μ A I CQ ? ? I BQ ? 3mA uO ? VCC ? I CQ RC ? 9V 所以 T 处于放大状态。 (3)当 VBB=3V 时,因为 处于饱和状 I BQ ? VBB ? U BEQ Rb ? 160 μ A ICQ ? ? IBQ ? 8mA 态。 uO ? VCC ? ICQ RC<U BE 1.17 电路如图所示,试问β 大于多少时晶体管饱和? 解:取 UCES=UBE,若管子饱和,则 管子饱和。 ? ? Rb ? 100 所以, RC 时, 所以 T 1.18 电路如图所示,晶体管的β =50,UBE=0.2V,饱和管压降UCES=0.1V; 稳压管的稳定电压 UZ=5V,正向导通电压 UD=0.5V。试问:当 uI=0V 时 uO=? 当 uI=-5V 时 uO=? 解:当 uI=0 时,晶体管截止,稳压管击穿,uO=-UZ=-5V。 当 uI=-5V 时,晶体管饱和,uO=0.1V。因为 IB ? uI ? U BE Rb ? 480μA IC ? ? I B ? 24mA UEC ? VCC ? IC RC<VCC 1.19 分别判断图所示各 电路中晶体管是否有可能 工作在放大状态。 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 1.20 已知某结型场效应管的 IDSS=2mA,UGS(off)=-4V,试画出它的转移 特性曲线和输出特性曲线,并近似画出予夹断轨迹。 解:根据方程 iD ? I DSS (1 ? uGS U GS(th) ) 2 逐点求出确定的 uGS 下的 iD,可近似画出转移特性和输出特性;在输出特性中, 将各条曲线上 uGD=UGS(off)的点连接起来,便为予夹断线 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 的对应关系如解图所示。 1.22 已知场效应管的输出特性曲线如图所示,画出它在恒流区的转移特性曲 线。 解:在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图(a)所示〕,读出其与 各条曲线交点的纵坐标值及 UGS 值,建立 iD=f(uGS)坐标系,描点,连线,即可 得到转移特性曲线,如解图(b)所示。 1.23 电路如图所示,T 的输出特性如图所示,分析当 uI=4V、8V、 12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。 解:根据图所示 T 的输出特性可知,其开启电压为 5V,根据图所示电路可知所以 uGS=uI。 当 uI=4V 时,uGS 小于开启电压,故 T 截止。 当 uI=8V 时,设 T 工作在恒流区,根 据 输出特性可知 iD≈0.6mA,管压降 uDS≈VDD-iDRd≈10V 因此,uGD=uGS-uDS≈-2V,小于开启电压, 说明假设成立,即 T 工作在恒流 区。 当 uI=12V 时,由于 VDD =12V,必然使 T 工作在可变电阻区 1.24 分别判断图所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。 解:(a)可能 (b)不能 (c)不能 (d)可能

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