模电细节题

第一章思考题与习题解答1-1 名词解释半导体、载流子、空穴、自由电子、本征半导体、杂质半导体、N型半导体、P型半导体、PN结。

解半导体——导电能力介乎于导体与绝缘体之间的一种物质。

例如硅(Si)和锗(Ge)，这两种半导体材料经常用来做晶体管。

载流子——运载电流的粒子。

在导体中的载流子就是自由电子；半导体中的载流子有两种，就是自由电子与空穴，它们都能参加导电。

空穴——硅和锗均为共价键结构，属于四价元素。

最外层的四个电子与相邻原子最外层电子组成四个共价键，每一个共价键上均有两个价电子运动。

当环境温度升高(加热或光照)时，价电子获得能量摆脱原子核与共价键对它的束缚进入自由空间成为自由电子，在原来的位置上就出现一个空位，称为空穴。

空穴带正电，具有吸引相邻电子的能力，参加导电时只能沿着共价键作依次递补式的运动。

自由电子——位于自由空间，带负电，参加导电时，在自由空间作自由飞翔式的运动，这种载流子称为自由电子。

本征半导体——不掺任何杂质的半导体，也就是指纯净的半导体，称为本征半导体。

杂质半导体——掺入杂质的半导体称为杂质半导体。

N型半导体——在本征硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷P)，就形成含有大量电子的N型杂质半导体，又称电子型杂质半导体，简称N型半导体。

P型半导体——在本征硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如硼B)，就形成含大量空穴的P型杂质半导体，又称空穴型杂质半导体，简称P型半导体。

PN结——将一块P型半导体与一块N型半导体放在一起，通过一定的工艺将它们有机地结合起来，在其交界面上形成一个结，称为PN结。

1-7 回答问题(1)与BJT相比，FET具有哪些基本特点?(2)从已知的场效应管输出特性曲线如何判断该管的类型(增强型还是耗尽型)、夹断电压(或开启电压)的大概数值，举例说明。

(3)图题1-7(a)、(b)、(c)分别为三只场效应管的特性曲线，指出它们各属于哪种类型的管子(结型、绝缘栅型；增强型、耗尽型；N沟道、P沟道)。

图1-7 几种场效应管特性解(1)与BJT相比，FET具有以下几个基本特点：①输入电阻高；②温度稳定性好，具有零温度系数工作点，当管子工作在该点时，其性能与温度无关，特别稳定；③噪声小，因为FET产生噪声的来源比BJT少；④容易集成化。

目前，大面积集成电路多采用FET 。

(2)见第(3)题的解答。

(3)见图题1-7(a)，由该转移特性曲线知，该管为N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管。

它的夹断电压是曲线与横坐标的交点，以GS(off)U ,标在图(a)中。

图(b)是P 沟道增强型绝缘栅场效应管。

它的开启电压GS(th)U 标在图(b)中。

图(c)是N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管。

它的夹断电压GS(off)U 标在图(c)中。

※1-11 两只硅稳压管的稳压值分别为Z1U =6 V ,Z2U =9 V 。

设它们的正向导通电压为0.7 V 。

把它们串联相接可得到几种稳压值，各是多少?把它们并联相接呢?解 当两个稳压管串联时能得到四个稳压值：①两只稳压管均反接时，其稳压值为两管稳压值之和，即6+9=15 V ；②当Z1U 正接，Z2U 反接时，应得0.7+9=9.7V ；③当Z1U 反接，Z2U 正接时，应得6+0.7=6.7 V ；④当两管均正接时，应得0.7+0.7=1.4 V 。

当两个稳压管并联时，只能得到两种稳压值：①两只管子均反接时，其稳压值由低的那一个决定，即为6 V ，这种情况一般不常用；②当两管中只要有一个正接，图题1-12或者两管均正接时，其稳压值均为0.7 V 。

(1)直接耦合放大电路能放大，阻容耦合放大电路能放大 。

(a.直流信号，b.交流信号，c.交、直流信号)(2)阻容耦合与直接耦合的多级放大电路之间的主要不同点是 。

(a.所放大的信号不同，b.交流通路不同，c.直流通路不同)(3)因为阻容耦合电路 (a1.各级Q 点互相独立，b1.Q 点互相影响，c1.各级Au 互不影响，d1.Au 互相影响)，所以这类电路 (a2.温漂小,b2.能放大直流信号，c2.放大倍数稳定)，但是 (a3.温漂大，b3.不能放大直流信号，c3.放大倍数不稳定)。

目的 复习概念。

解 (1)a 、b 、c ，b 。

(2)a 、c 。

(3)a1，a2，b3。

第四章 思考题与习题解答4-1 什么是集成电路?它与分立元件电路相比，具有哪些特点?答：采用硅平面制造工艺，将二极管、三极管、电阻、电容等元器件以及它们之间的连线同时制造在一小块半导体基片上，构成具有特定功能的电子电路，称为集成电路。

与分立元件组成的电子电路相比，集成电路具有体积小、重量轻、功能更强、元件参数的一致性好等优点。

4-2 集成运放通常由哪几部分组成?各部分的主要作用是什么?答：集成运放有四个基本组成部分，如图4-4所示。

输入级的主要作用是抑制电路的零点漂移。

要求输入级的失调电压、失调电流小，共模抑制比要大。

此外，还要求输入级具有较高的输入电阻和一定的增益。

输入级一般采用改进的差动放大电路。

图4-4 集成运放结构方块图中间级的作用是放大信号。

要求有尽可能高的电压增益。

中间级一般采用直接耦合共射放大电路或差动放大电路。

输出级直接与负载相连，需要带动负载作功，所以要求输出级必须提供足够大的功率，而且输出电阻要小，以便提高其带负载的能力。

由于输出管是大功率管，通过的电流较大，容易烧坏功率管，为了安全工作，还要对输出级设置过载保护电路，用以保护功率管安全可靠地工作。

输出级多采用直接耦合功率放大电路，例如OCL功放或准OCL功放。

偏置电路要为各级提供合适的静态工作电流，并要求所提供的电流要稳定。

为此，偏置电路均为各种形式的电流源电路。

4-3 具有什么特点的多级直接耦合放大电路称为集成运放?答：集成运放是具有高增益、输入电阻高、输出电阻低、集成化了的多级直接耦合放大器。

4-4 填空题集成电路中均采用耦合方式。

现象构成集成电路的特殊问题，为了克服这种现象，集成电路的输入级通常都采用放大电路。

图题4-54-5 C²C−C²B差动放大电路如图题4-5所示。

分析电路由哪几部分组成?各有何作用?4-6 有A、B两个集成运放，当输入信号电压为零(Ui=0)时，测得A的输出电压UoA =0.01mV，B的输出电压UoB=1mV，问哪个的运算精度高?一个理想的集成运放，当输入信号电压为零时，输出端电压为多少?4-7 你如何识别运放是工作在线性状态还是非线性状态?答：所谓工作在线性区是指集成运放内部电路中全部三极管均工作在放大状态。

为了使集成运放工作在线性区，通常在集成运放输出端至反相端之间接上反馈网络，构成深度负反馈闭环系统，以减小运放的净输入信号，保护输出电压Uo不超过线性范围。

当集成运放处于开环状态(未加深度负反馈)、甚至接入正反馈时理想运放工作在非线性区4-8 什么叫“虚短”、“虚断”和“虚地”?在三种基本输入方式中，哪种方式有“虚地”?哪种方式只有“虚短”和“虚断”而没有“虚地”?答：考虑实际情况，A od 只是趋于无穷大，两个输入端电位也只能是近似相等。

这就是“虚短”的重要概念，即U +≈U –。

考虑实际情况，r id 只是趋于无穷大，两输入电流也只能是近似相等，并近似为零，这就是“虚断”的重要概念，即I +≈I –≈0。

当U +≈U –＝0，即为“虚地”。

4-9 利用虚短、虚断和虚地的概念推导三种输入方式下，运放的电压放大倍数A f =i oU U ＝？A f ＝12i i o U U U -＝？5-1 什么是功率放大电路?对功率放大电路有哪些特殊要求?解 以输出功率为主的放大电路称功率放大电路。

对功率放大电路有四点要求：①输出功率要足够大，输出电阻越小越好。

所谓足够大的功率是指能带动负载作功的功率。

输出电阻越小，带负载能力越强。

②效率高。

也就是说，在电源电压一定的情况下，输出功率要大，而管耗要小。

③非线性失真小。

④有过载保护措施。

这是一种防止过载时由于大电流导致烧管的安全措施。

一般是设计保护电路。

※※5-5 甲乙二人在讨论功率放大管的发热问题时，甲认为当输出功率最大时管子最热，因为电流消耗大；乙则认为此时最冷，因损耗在管子中的功率已经都转换成输出功率。

你同意哪一观点?解 对于甲类功放，乙说得对。

因为T CC C ce cm V o 12P V I U I P P =-=-当电源一定，即V P 一定，输出功率o P 增大时，管耗T P 减小，管子冷下来。

而对于乙类功放，甲、乙二人说得都不对。

第六章 思考题与习题解答6-1 要满足下列要求，应引入何种反馈?(1)稳定静态工作点；(2)稳定输出电压；(3)稳定输出电流；(4)提高输入电阻；(5)降低输入电阻；(6)降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响；(7)提高输出电阻、提高输入电阻。

目的 复习引入反馈的原则。

解 (1)欲稳定静态工作点应引入直流负反馈，因为静态工作点是个直流问题。

(2)稳定输出电压应引入电压负反馈。

输出电压是交流参量，电压负反馈属于交流反馈组态。

在四种交流负反馈组态中，电压串联负反馈和电压并联负反馈均能达到稳定输出电压的目的。

(3)稳定输出电流应引入电流负反馈。

输出电流也是交流参量，在四种组态中，引电流串联负反馈或电流并联负反馈均可。

(4)提高输入电阻应引入串联负反馈，如电压串联负反馈或者电流串联负反馈。

(5)降低输入电阻应引入并联负反馈，如电压并联负反馈或者电流并联负反馈。

(6)降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响是一个减小输出电阻并提高输入电阻的问题，应引入电压串联负反馈。

(7)输入、输出电阻均提高应引入电流串联负反馈。

6-2 负反馈放大电路为什么会产生自激振荡?产生自激振荡的条件是什么? 解 在负反馈放大电路中，如果把负反馈引的过深会将负反馈变成正反馈，于是自激振荡就产生了。

产生自激振荡的条件是1AF =- 幅度条件1AF = 相位条件 a r g AF =±(2n+1)π,n 为整数或者附加相移 φ∆=±180°6-3 判断下列说法是否正确，用√或³号表示在括号内。

(1)一个放大电路只要接成负反馈，就一定能改善性能。

( )(2)接入反馈后与未接反馈时相比，净输入量减小的为负反馈。

( )(3)直流负反馈是指只在放大直流信号时才有的反馈；( )交流负反馈是指交流通路中存在的负反馈。

( )。

(4)既然深度负反馈能稳定放大倍数，那么电路所用各个元件都不必选用性能稳定的。

( )(5)反馈量越大，则表示反馈越强。

( )(6)因为放大倍数A 越大，引入负反馈后反馈越强，所以反馈通路跨过的级数越多越好。

( )(7)负反馈放大电路只要在某一频率变成正反馈，就一定会产生自激振荡。