哈工大模电习题册答案

【2-1】 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 种 ， 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 。 1. 2. 3. 4. 5. 完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 杂质浓度，温度。 少数载流子，(内)电场力。 单向导电性，正向导通压降 UF 和反向饱和电流 IS。 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ） ，工作电流（IEmin） ，最大管耗

该晶体管的 rbe 为
rbe rbb (1 )
I CQ I BQ

2mA 50 40μA
26mV 26 300 51 963 I EQ 2
输入电阻为
Ri Rb // rbe 235k // 0.963k 959
输出电阻为
Ro RC 2.5k
a) (
(b )
(c )
【3-4】 放大电路如图 3.11.5(a)所示，晶体管的输出特性曲线以及放大电路的交、直流 负载线如图 3.11.5 (b)所示。设 U BE 0.6V ， rbb 300 ，试问： 1．计算 Rb 、 Rc 、 RL ； 2．若不断加大输入正弦波电压的幅值，该电路先出现截止失真还是饱和失真？刚出 现失真时，输出电压的峰峰值为多大？ 3．计算放大电路的输入电阻、电压放大倍数 Au 和输出电阻。 4．若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个 β 值小一半的管子，这时 I BQ 、 I CQ 、
1k DZ1 UI DZ2 UO
图 1-5
【3-1】 填空： 1．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。 2．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 。 3．当使用万用表判断电路中处于放大状态的某个双极型晶体管的类型与三个电极时， 测出 最为方便。 4 ． 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 。 5．已知某放大电路电压放大倍数的频率特性表达式为
I D B 0, I
DA
I R
6V Βιβλιοθήκη Baidu.6mA 10k
U Y I R R 5.4V
（3） VDA VDB 均导通
IR
I 5V 0.53mA I DA I DB R 0.26mA 9.5k 2 U Y I R R 4.74V
【2-5】在图 2.10.3 电路中，U1 和 U2 分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。二极管 D1 和 D2 的正向导通电压为 UD，耐压为无穷大，且 U1 U 2 U D 。请画出该电路的电压传输特性 曲线，并写出 A 点的电压表达式。
[解] 1．由图(b)可知 IBQ=40、ICQ=2m、UCEQ=5V、VCC=10V，所以
Rb VCC U BE 10 0.6 235k I BQ 40 106
Rc
VCC U CEQ I CQ

5 2.5k 2 103
由交流负载线的概念可知，其斜率为K
VCC C2
uo
(a)
(b)
图 3.11.4 题 3-3 电路图
解： 直流通路
VCC Rb1 Rc R1 VT Rb2 R2 Re VCC Rc Rg1 VT Rg R3 Rg2 RS Rd VDD
(a )
(b )
(c )
交流通路
VT VT ui Rb1 Rb2 Rc Re RL uo ui R2 Rc uo Rg ui Rg1 Rg2 Rd RL uo
1 ，而分析可知图中交流负载线的斜率为 RL
2mA 1 3V 1.5k Rc // RL 可得 1.5k ,根据 RL 对比可知 RL
RL 3.75k
2. 由 交 流 负 载 线 可 知 , 输 出 最 大 不 失 真 幅 度 是 正 半 周 的 8V-5V=3V; 负 半 周 的 5-UCES5V，取二者中较小者为 3V。所以若出现失真，应先出现截止失真；刚出现失真时， 输出电压的峰峰值为 6V。 3．求晶体管的 ：
(b)
UO
1k 25V UO 25V VDZ2
1k UO VDZ2
VDZ1
(c)
VDZ1
(d)
图 2.10.9
题 2-10 电路图
解： 图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V. 【2-7】有两个稳压管 VDZ1 和 VDZ2，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： 连接方法如图 1-5。
此时输出电压为 uo U1
uo
U
U th
U
ui
图1.4.8 例1.4.4解图
【2-6】设硅稳压管 VDz1 和 VDz2 的稳定电压分别为 5V 和 10V，正向压降均为 0.7V。求 2.10.9 各电路的输出电压 UO。
1k 25V VDZ1 VDZ2
(a)
1k UO 25V VDZ1 VDZ2
U CEQ 以及 A u 将如何变化？
Rc Rb C1 + VT RL + VCC C2
iC /mA
4 3
& U o
直流负载线
IB 80A IB 60A
2 1
0
Q
IB 40A IB 20A 交流负载线
& U i
2
4 5 6
(b)
8
10
u CE /V
(a) 图 3.11.5 题 3-4 电路图
UA UB IDA 1k 1k IDB VDB R 9k IR VDA
UY
图 2.10.7
题 2-8 电路图
解： （1） VDA 导通， VDB 截止
10V I D B 0 , I D A I R 1 m A ( 1 9 ) (k )
U Y I R R 9V
（2） VDA 导通， VDB 截止
U1
iR1
VD1
ui
iD1
R2
A
VD 2
R1
uo
iD2 iR 2
U2
图 2.10.3
题 2-4 电路图
[解] 当输入电压很低时，ui U A ，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通， 计算可得： U U2 UD iR1 iR2 1 R1 R2
U1 U 2 U D R1 ，定义此电压为Uth。 R1 R2 当 U1 ui U th 时，二极管D1和D2均为导通状态，此时 uo ui ，输出电压跟随输入电压 变化；当 ui U1 时，二极管D1导通，D2截止，输出电压 uo U1 。 此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。
iR id rd ud

(b)
iD / mA
uD / V
ud
UD 0. 6
0.02
id
ID 1.08
0.83
0
t
0
t
(d)
(c)
图 1.4.2 例 1.4.1 解图
【2-3】分析图 2.10.5 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？
Au
f 1000 10 j f f (1 j 10 )(1 j 10 6)
式中 f 单位为 Hz。表明其下限频率为 ；上限频率为 ；中频电压增益为 dB，输出电压与输入电压中频段的相位差为 。 6．幅度失真和相位失真统称为 失真，它属于 失真。在出现这 类失真时，若 ui 为正弦波，则 uo 为 波；若 ui 为非正弦波，则 uo 与 ui 的频率成 分 。 7．饱和失真、截止失真都属于 失真。在出现这类失真时，若 ui 为正弦波， 则 uo 为 波，uo 与 ui 的频率成分 。 1. NPN、PNP、自由电子、空穴 2. 变大、变大、变小 3. 三个电极对地电位 4. 左移、上移、变大 5. 10Hz、106Hz、60dB、180° 6. 幅频、线性、正弦波、相同 7. 非线性、非正弦波、不同 【3-2】 用万用表直流电压挡测得电路中晶体管各极对地电位如图 3.11.2 所示，试判断晶 体管分别处于哪种工作状态(饱和、截止、放大)？
3V +6V
12V 18V
12.3V
6V
+5.6V 5.3V 9.3V 8.5V
0.1V
0.2V
图 3.11.2 题 3-2 电路图
解： 晶体管从左到右，工作状态依次为放大、饱和、截止、放大。 【3-3】分别画出图 3.11.4 所示各电路的直流通路和交流通路。
VCC Rb1 C1 VT ui Rb2 Re RL uo ui R3 R2 C3 Rc C2 C1 Rc VT R1
id
3．交流和直流相叠加 iD I D id 1.08 0.83sin t (mA)
uD U D ud 0.6 0.02 sin t (V) 4．uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。
UD

D

5 k
6V
ID
R

(a)
ui
R
5 k
iD I S (eu / U 1) 由于二极管两端电压UD ? UT=26 mV，故式1.4.1可简化为： iD I Seu /U I 1 diD D rd du D U T
D T D T
(1.4.1)
rd
所以
UT 26mV 24.07 I D 1.08mA ud ui 0.02sin t (V) 0.83sin t (mA) rd rd 24.07()
（PZmax）和动态电阻（rZ） 6. 增大; 【2-2】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt (mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压和 通过它的电流。假设电容C容量足够大。
C
ui

(a)
图 2.10.4
6V
5 k VD
R
iD uD
题 2-5 电路图
1．静态分析 静态，是指ui =0，这时ui 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。 不妨设UD=0.6V 则 6V U D (6 0.6)V ID 1.08mA R 5k 对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。 2．动态分析 对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范 1 i 围内，故可用动态电阻rd等效，且 D ，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。 rd uD 二极管伏安特性方程：
放大倍数为
Au RL rbe 50 1.5 78 0.963
4． I BQ 基本不变； I CQ 减小 50%； U CEQ 增加； 根据公式
Au RL rbb (1 ) 26 I EQ RL rbb (1 ) 26 (1 ) I BQ RL rbb 26 I BQ RL 26 I BQ
I VCC R UD
图 2.10.5
题 2-6 电路图
解： 该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。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-（230）=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。 【2-4】 在图 2.10.7 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，UB=5V； （3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极 管。