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第一章 常用半导体器件习题解答
2025-09-30 08:37:52 责编:小OO
文档
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.        C. 

    (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     。

           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

    (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,如解图T1.5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

      μA

       

 所以输出电压UO=UCE=2V。                   

(2)设临界饱和时UCES=UBE=0.7V,所以         

                     

 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

UGS(th)/V

US/V

UG/V

UD/V

工作状态
T1

4-5

13 
T2

-4

3310 
T3

-4

605 
 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

UGS(th)/V

US/V

UG/V

UD/V

工作状态
T1

4-5

13恒流区
T2

-4

3310截止区
T3

-4

605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    元素可形成N型半导体,加入    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. 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12μA增大到22μA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=10sinωt(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=5sinωt (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

          ID=(V-UD)/R=2.6mA

其动态电阻    

      rD≈UT/ID=10Ω

故动态电流有效值      Id=Ui/rD≈1mA                  

     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,所以其取值范围为    

      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     

           

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)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?

    解:(1)S闭合。(2)R的范围为

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=2μA,试问温度是60℃时ICBO≈?

    解:60℃时ICBO≈=32μA。

     1.13 有两只晶体管,一只的β=200,ICEO=200μA;另一只的β=100,ICEO=10μA,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=10μA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

ecebcb
bbbeee
ceccbc
管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN
材料SiSiSiGeGeGe
     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

            μA

    所以T处于放大状态。        

    (3)当VBB=3V时,因为

           μA          所以T处于饱和状态。

 

    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

             所以,时,管子饱和。

                                                  

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

               

            

                                          

  

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

               

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;如解图所示。

     1.21 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)可能下载本文

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