模电第4章习题解答 哈工大

6 4 2 iD / mA 0 1 Q 2 3 Q 4
(b) 图 4-10 题 4-10 转移特性曲线
uGS / V
iD / mA 6 4 2
U DS 10V
U DS 10V
(a)
4
2 1 0
uGS / V
解： （a）P 沟道增强型 MOSFET 管，开启电压 UGS（th ）＝－2V， IDO = -1mA。 在工作点（UGS＝－5V， ID ＝－2mA）处，见图 4-10(a)。 gm=
2 I DO I D 1.4mS U GS(th)
（b）N 沟道耗尽型 MOSFET ，夹断电压 U GS(off) 4V ， I DSS 4mA 。 在工作点（UGS＝－2V， ID ＝1mA）处，见图 4-10(b)。
gm＝
2 I DSS I D =1 mS U GS(off)
I U
图 4-13
R
UD
题 4-13 电路图
解： 该电路利用二极管正向压降具有负温度系数的特性，可用于温度的测量，其温度系数 -2mV/℃。20℃时二极管的正向电压降 UD =660mV，50℃时二极管的正向电压降 UD =660-2(50-20)=600 mV 因为二极管的正向电压降 UD 是温度和正向电流的函数， 所以应使用电流源以稳定电流， 使二极管的正向电压降 UD 仅仅是温度一个变量的函数。
第 4 章 半导体二极管和晶体管 习题解答
【4-1】 填空： 1．本征半导体是 ，其载流子是 和 。两 种载流子的浓度 。 2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子 的浓度则与 有很大关系。 3．漂移电流是 在 作用下形成的。 4．二极管的最主要特征是 ，与此有关的两个主要参数是 和 。 5 ．稳压管是利用了二极管的 特征，而制造的特殊二极管。它工作 在 。 描 述 稳 压 管 的 主 要 参 数 有 四 个 ， 它 们 分 别 是 、 、 、和 。 6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将 。 7．双极型晶体管可以分成 和 两种类型，它们工作时有 和 两种载流子参与导电。 8． 场效应管从结构上分成 和 两种类型， 它的导电过程仅仅 取决于 载流子的流动；因而它又称作 器件。 9．场效应管属于 控制型器件，而双极型晶体管是 控制 型器件。 10．当温度升高时，双极性晶体管的β将 ，反向饱和电流 ICEO 将 ， 正向结压降 UBE 将 。 11．用万用表判断电路中某个晶体管的工作状态时，测出 最为方便。 12．晶体管工作有三个区域，在放大区时，应保证 和 ； 在饱和区，应保证 和 ；在截止区，应保证 和 。 13 ．当温度 升高时 ，晶体管 的共射 输入特 性曲线将 ，输出特性曲线 将 ，而且输出特性曲线之间的间隔将 。 解： 1. 化学成分纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 2. 杂质浓度，温度。 3. 少数载流子，(内)电场。 4. 单向导电性，正向导通压降 UF 和反向饱和电流 IS。 5. 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ） ，稳定电流（IZmin ） ，最大管耗 （P Zmax） ，动态电阻（rZ） 。 6. 增大。 7. NPN，PNP，自由电子，空穴。 8. 结型，绝缘栅型，多子，单极型。 9. 电压，电流。 10. 变大，变大，变小。 11. 各管脚对地电压。 12. 发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结反偏。 13. 左移，上移，增大。
-6
-2.3
-2
解： 晶体管Ⅰ为 NPN 型硅管，1、2、3 管脚依次是 b、e、c ； 晶体管Ⅱ为 PNP 型锗管，1、2、3 管脚依次是 c 、b、e。 【4-7】 如何用指针式万用表判断出一个晶体管是 NPN 型还是 PNP 型？如何判断出管子 的三个管脚？锗管、硅管又如何通过实验区别出来？ 解： (1) 先确定基极：万用表调至电阻欧姆×100或×1k挡，随意指定一个管脚为基极，把 任一个表笔固定与之连接， 用另一表笔先后测出剩下两个电极的电阻， 若两次测得电阻都很 大（或很小）。把表笔调换一下再测一次，若测得电阻都很小（或很大），则假定的管脚是 基极。若基极接红表笔时两次测得的电阻都很大，为NPN型，反之为PNP型。 (2) 判断集电极：在确定了基极和晶体管的类型之后，可用电流放大倍数β的大小来确 定集电极和发射极。现以NPN型晶体管为例说明判断的方法。 先把万用表的黑笔与假定的集电极接在一起， 并用一只手的中指和大拇指捏住， 红表笔 与假定的发射极接在一起， 再用捏集电极的手的食指接触基极。 这相当通过人手皮肤的电阻 给基极加电流。记下表针偏转的角度，然后两只管脚对调再测一次。这两次测量中，表针偏 转角度大的一次所假设的晶体管电极是对的。 因为集电区掺杂浓度低， 现在集电极变成发射 极，当然 要降低，表针偏转角度小。 【4-8】在某放大电路中，晶体管三个电极的电流如题图 4-8 所示，试确定晶体管各电极 的名称；说明它是 NPN 型，还是 PNP 型；计算晶体 1 管的共射电流放大系数。
【4-11】用万用表直流电压挡测得电路中场效应管各极对地电压如题图 4-11 所示，试判 断各场效应管分别处于哪种工作状态(可变电阻区、恒流区、截止区)？
10V 15V 2V 0V
(c) UGS(off)=-4V
1V 2V
8V
3.5V
0V
(a) UGS(th)=2V
3V 1V
(b) UGS(th)=-2V
VD4
u1
u2
VD3
VD 1 i O
VD2
uO
RL
图 4-12
题 4-12 电路图
解： 当 u2 >0 时，VD1 、VD3 导通，VD2 、VD4 截止，uO 为正；当 u2 <0 时， VD2 、VD4 导通， VD1 、VD3 截止，uO 仍为正。实现桥式整流，波形如解图 4-12 所示。
u2 O 2 π 3π
3V
+6V
12V 18V
12.3V
6 V
+5.6V 5.3V 9.3V 8.5V
0.1V
0.2V
图 4-9
题 4-9 晶体管对地电压
解： 晶体管从左到右，工作状态依次为放大、饱和、截止、放大。 【4-10】两个场效应管的转移特性曲线分别如题图 4-10(a)和(b)所示，分别确定这两个场 效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导） 。测试时电流 iD 的参考 方向为从漏极 D 到源极 S。
0V
(d) UGS(off)=-4V
图 4-11
题 4-11 晶体管各电极对地电压
解：
（a）恒流区，N 沟道增强型； （b）夹断区； （c ）可变电阻区； （d）恒流区。 【4-12】试分析题图 4-12 所示电路的工作情况，图中二极管为理想，u2 =10sin100t V。 要求画出 uO 的波形图，求输出电压的平均值 UO(AV)。
I1 1.2mA
解： ①－c ，②－b，③－e ；PNP 型 ；
2

1.2mA 40 0.03mA
I 3 1.23mA
图
3
I 2 0.03mA
图 4-8
题 4-8 晶体管电极电流图
【4-9】 用万用表直流电压挡测得电路中晶体管各极对地电压如题图 4-9 所示， 试判断晶 体管分别处于哪种工作状态(饱和、截止、放大)？
I DB 0, I DA I R
6V 0.6mA 10k
U Y I R R 5.4V
（3） VDA 、 VDB 均导通
IR
5V 0.526mA 9.5k
I DA I DB
IR 0.263mA 2
U Y I R R 4.74V
【4-4】设硅稳压管 VD z1 和 VDz2 的稳定电压分别为 5V 和 10V，正向压降均为 0.7V。求 题图 4-4 中各电路的输出电压 UO 。
1k 25V VDZ1 VDZ2
( a)
1k VDZ1 UO 25V VDZ2
(b)
UO
1k
1k
25V
VDZ1 VDZ2
( c)
UO
25V
VDZ1 VDZ2
(d)
UO
图 4-4
题 4-4 电路图
解： 图(a)15V;
图(b)1.4V;
图(c)5V;
图(d)0.7V。
【4-5】有两个稳压管 VDZ1 和 VD Z2 ，其稳定电压值分别为 5.5V 和 8.5V，正向压降都是 0.5V。如果要得到 3V 的稳定电压，应如何连接？ 解： 连接方法如解图 4-5 所示。
【4-2】在题图 4-2 的各电路图中，U=5V，ui =10 sin t V，二极管 VD 视为理想二极管， 试分别画出输出电压 uo 的波形。
R VD VD U
(a) 图 4-2 题 4-2 电路图
ui
uo
ui
R U
(b)
uo
解： 波形如解图 4-2（a） （ b）
u i /V
10
u i /V
10V
4π
π
ωt
uO O
解图 4-12
ωt
U O(AV)
1 10sin td(t ) 6.37V π 0
π
【4-13】分析题图 4-13 所示电路的工作情况，图中 I 为电流源，I=2mA。设 20℃时二极 管的正向电压降 UD =660mV，求在 50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中 为什么要使用电流源？
1k VDZ1 UI VDZ2 R UO
解图 4-5
【4-6】 有两个晶体管分别接在电路中，已知它们均工作在放大区，测得各管脚的对地电 压分别如下表所示。试判别管子的三个电极，并说明是硅管还是锗管?是 NPN 型还是 PNP 型?
管脚号 电压/V 晶体管Ⅰ 1 4 2 3.4 3 9 管脚 电压/V 晶体管Ⅱ 1 2 3
UA UB
IDA
1k 1k
VDA
IDB
VDB
UY R 9k IR
解图 4-3
题 4-3 电路图
解： （1） VDA 导通， VDB 截止
I DB 0,
I DA I R
10V 1mA (1 9)k
U Y I R R 9V
（2） VDA 导通， VDB 截止
10
O
t
O
t
uo /V
u o /V
5
Oபைடு நூலகம்
5
t
O
t
(a) 解图 4-2
(b)
【4-3】 在题图 4-3 中，试求下列几种情况下输出端对地的电压 UY 及各元件中通过的电 流。 （1）UA =10V， UB=0V； （ 2）UA =6V，U B=5V； （3 ）UA =UB=5V。设二极管为理想二极 管。