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模拟电路部分习题答案

第二章晶体二极管及应用电路

2-1．填空

（1）N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素；P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素。

（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会增大。

（3）PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容。

（4）晶体管的三个工作区分别是放大区、截止区和饱和区。在放大电路中，晶体管通常工作在放大区区。

（5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该反偏。（正偏、反偏）2-2．判断下列说法正确与否。

（1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。（）

（2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。（）

（3）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R GS大的特点。（）

（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。（）

（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。（）

（6）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。（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（）

（8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。

（2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。

（3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。

（5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。

（6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。

（7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。

（8）错。绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。因此耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，有绝缘层故而不影响输入电阻。

2-3．怎样用万用表判断二极管的正、负极性及好坏？

答：可以利用万用表的电阻挡测量二极管两端电阻，正向时电阻很小，反向时电阻很大。

2-4．二极管电路如题2-4图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止？输出电压为多少？

本题可以通过二极管端电压的极性判断其工作状态。一般方法是断开二极管，并以它的两个极作为端口，利用戴维南定理求解端口电压，若该电压是二极管正偏，则导通，若反偏则截止。

（a）图将二极管断开，从二极管的两个极为端口向外看，如题2-1解（a）图所示，则A-B间电压为12-6=6V，二极管处于正偏，导通。

（b）图将二极管断开，从二极管的两个极为端口向外看，如题2-1解（b）图所示，则A-B间电压为3-2=1V，二极管处于正偏，导通。

（c）当有两只二极管时，应用以上方法分别判断每只管子的状态。如题2-1解（c）图所示首先断开上面二极管D1，则下面二极管D2截止，所以D1两端电压为正偏导通；然后再断开下面二极管D2，如题2-1解（d）图则D1两端电压为正偏导通，则D2两端电压为负截止，综上所述，D1导通、D2截止。

（d）根据前面分析方法，可知D1、D3截止，D2、D4导通。

2-5．电路如题2-11图所示，稳压管的稳定电压U Z=8V，设输入信号为峰值15V三角波，试画出输出u o的波形。

解：如图所示。三角波正半周时，当电压幅值小于稳压管的稳压值时，稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时，稳压管正向导通，假设正向电阻为0，则输出电压为零。

2-6．如题2-12图所示，电路中两只稳压管完全相同，U Z=8V，

t

u

i

ω

sin

15

=，试画出

输出u o的波形。

解：如图所示。三角波正半周时，当电压幅值小于稳压管的稳压值时，下面一只稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时，上面一只稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值。

2-7、2-8、2-9略

2-10．电路及二极管伏安特性如图所示，常温下U T≈26mV，电容C对交流信号可视为短路，u i为正弦波，有效值为10mV，问

（1）二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少？

（2）二极管中流过的交流电流有效值为多少？

解：在分析这类电路时，应首先分析静态电流和电压，即静态工作点Q，然后求出在Q点下的动态电阻，再分析动态信号的作用。

（1）利用图解法可以方便地求出二极管的Q 点。在动态信号为零时，二极管导通，电阻R 中电流与二极管电流相等。因此，二极管的端电压可写为

R i V u D D -=，在二极管的伏安特性坐标系中作直线，与伏安特性曲线的交点就是Q

点，如图所示。读出Q 点的坐标值，即为二极管的直流电流和电压，约为

mA I V U D D 6.2,7.0≈≈

（2）根据二极管动态电阻的定义，Q 点小信号情况下的动态电阻为

Ω=Ω???

??=≈

106.226D T D I U r

根据已知条件，二极管上的交流电压有效值为10mV ，故流过的交流电流有效值为

mA mA r U I d i d 11010=???

??==

第三章 晶体三极管及其应用电路

3-1 试画出用PNP 、NPN 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图，标出电源电压的极性，静态工作电流I B 、I C 的实际方向及静态电压U BE 、U CE 的实际极性。 解：用PNP 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示。

其中静态工作电流I B 、I C 的实际方向如图中箭头所示，静态电压U BE <-0.7V 、U CE <-0.3V 。 用NPN 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示。 其中静态工作电流I B 、I C 的实际方向如图中箭头所示，静态电压U BE >0.7V 、U CE >0.3V 。

R B

R C

R L

C i

C O

-V EE

I B

I C

+

题3-4图

（a ）

+

R B

R C

R L

C i

C O

V CC I B

I C

+

（b ）

+

PNP

NPN

3-2电路如图3-5所示。说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大，为什么？

（a ）

（b ）

（c ）

(d ）

（e ）

u -+

u o -

题3-5图

+u i -u -

+u o -

分析：解决此问题需要进行以下几个方面的判断。

1． 判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。 2． 判断有无完善的直流通路。 3． 判断有无完善的交流通路。

4． 在前三个条件满足的条件下，最后根据电路给出的参数进行计算，根据计算结果判断

三极管是否工作在放大区。但是如果电路没有给出电路参数，该步骤可以省略。默认电路参数取值合适。 解：

a 不能。没有直流偏置，不能提供合适的静态工作点。

b 不能。电源V CC 使发射结反偏，不能提供合适的静态工作点。

c 不能。基极电压V BB 使发射结满足正偏条件，但是集电结不是反偏，电路不具备合适的静态工作点。

d 不能。2C 电容使集电极交流接地，从而使输出电压交流部分为零。

e 能。有合适的直流偏置电路，输入能加到三极管上，输出也能够送到负载上。

3-3 放大电路如题3-9图所示。已知V CC =3V ，U B =0.7V ，R C =3 kΩ，R B =150 kΩ，晶体管VT 的输出特性曲线如题3-9图a 所示。试求： 1．放大电路的静态工作点I CQ 和U CEQ ；

2．若R L =∞，求输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值； 3．若R L =7kΩ，输出最大不失真电压的幅值。

题3-9图

u -

+u o -

R 题3-9图a

解： 1．

放大电路的静态工作点I CQ 和U CEQ 计算如下。 根据题3-9图所示电路列写直流负载线方程如下：

CQ

C CQ CC CEQ 33I R I V U -=-=

分别令I C =0，U CE =0，代入直流负载线方程，得到负载线上两个坐标点，M （3，0），N （0，1），连接M 、N 得到直流负载线。

题3-9图b 题3-9直流负载线

0.5

I

根据直流通路，得基极静态工作电流为

()

μA 315k 1507

03B BE CC BQ ..R U V I =-=-=

直流负载线MN 与i B =I B =15.3μA 的输出特性曲线的交点Q 就是静态工作点。Q 点坐标

为

V

25.1mA

38.0μA 3.15CEQ CQ BQ ===U I I

2． R L =∞时，输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值的计算。

若R L =∞，交流负载线斜率与直流负载线斜率相同，为k 31

1//1C L C =

=R R R 如题3-9图b 所示。

0.5

I CQ

题3-9图c 题3-9交流负载线

输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为

[

]2

max ,o 1max ,o max ,o ,min U U U =

()()ces o,max1CEQ ces o,max 2C L

o,max VT 0.3V,1.250.30.95//0.383 1.14V

1//0.95V

CQ CQ C L U U U U V I U I R R R R U ==-=-=≈

==?=∴=如果三极管的饱和压降则

3．若R L =7kΩ，交流负载线斜率为

k 1.21

k 7//k 31//1L C =

=R R

输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为

()()

()()

()o,max o,ma1o,max 2o,max1CEQ ces CQ o,max 2CQ C L C L o,max min , 1.250.30.95V //0.38 2.10.80V 1

//0.80V U U U U U u I U I R R R R U ??=??

=-=-==

==?=∴= 3-6如题3-12图所示放大电路中，已知晶体管的β=100，U BE =－0.3V 。 1．估算直流工作点I CQ 和U CEQ 。

2．若偏置电阻R B1、R B2分别开路，试分别估算集电极电位U C 值，并说明各自的工作状态； 3．若R B1开路时，要求I CQ =2mA ，试确定R B2应该取多大的值。