半导体器件的基础知识1.1 电路如图P1.1所示,已知u i=5sinωt (V),二极管导通电压U D=0.7V。
试画出u与u O的波形,并标出幅值。
i图P1.1 解图P1.1 解:波形如解图P1.1所示。
1.2 电路如图P1.2(a)所示,其输入电压u I1和u I2的波形如图(b)所示,二极管导通电压U D=0.7V。
试画出输出电压u O的波形,并标出幅值。
图P1.2解:u O的波形如解图P1.2所示。
解图P1.21.3 已知稳压管的稳定电压U Z =6V ,稳定电流的最小值I Zmin =5mA ,最大功耗P ZM =150mW 。
试求图P1.3所示电路中电阻R 的取值围。
图P1.3解:稳压管的最大稳定电流 I ZM =P ZM /U Z =25mA电阻R 的电流为I ZM ~I Zmin ,所以其取值围为Ω=-=k 8.136.0ZZ I ~I U U R1.4 已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压U Z =6V ,最小稳定电流I Zmin =5mA ,最大稳定电流I Zmax =25mA 。
(1) 别计算U I 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值; (2) 若U I =35V 时负载开路,则会出现什么现象?为什么?图P1.4解:(1)当U I =10V 时,若U O =U Z =6V ,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故V33.3I LLO ≈⋅+=U R R R U当U I =15V 时,若U O =U Z =6V ,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故LO I L 5VR U U R R =⋅≈+当U I =35V 时,稳压管中的电流大于最小稳定电流I Zmin ,所以U O =U Z =6V 。
(2)=-=R U U I )(Z I D Z 29mA >I ZM =25mA ,稳压管将因功耗过大而损坏。
1.5 电路如图P1.5(a )、(b )所示,稳压管的稳定电压U Z =3V ,R 的取值合适,u I 的波形如图(c )所示。
试分别画出u O1和u O2的波形。
图P1.5解图P1.5解:波形如解图P 1.5所示1.6测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.6所示。
在圆圈中画出管子,并分别说明它们是硅管还是锗管。
图P1.6解:晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表P1.6所示。
管号T1T2T3T4T5T6 上 e c e b c b中 b b b e e e下 c e c c b c管型PNP NPN NPN PNP PNP NPN材料Si Si Si Ge Ge Ge 1.7电路如图P1.7所示,试问β大于多少时晶体管饱和?图P1.7解:取U CES=U BE,若管子饱和,则CbCBECCbBECCRRRUVRUVββ=-=-⋅所以,100Cb=≥RRβ时,管子饱和。
1.8 分别判断图P1.8所示的各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。
图P1.8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)可能第二章基本放大电路2.1分别改正图P2.1所示各电路中的错误,使它们有可能放大正弦波信号。
要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。
图P2.1解:(a)将-V CC改为+V CC。
(b)在+V CC与基极之间加R b。
(c)将V BB反接,且在输入端串联一个电阻。
(d)在V BB支路加R b,在-V CC与集电极之间加R c。
2.2 电路如图P2.2(a)所示,图(b)是晶体管的输出特性,静态时U BEQ=0.7V。
利用图解法分别求出R L=∞和R L=3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压U om(有效值)。
图P2.2解:空载时:I BQ=20μA,I CQ=2mA,U CEQ=6V;最大不失真输出电压峰值约为5.3V,有效值约为3.75V。
带载时:I BQ=20μA,I CQ=2mA,U CEQ=3V;最大不失真输出电压峰值约为2.3V,有效值约为1.63V。
如解图P2.2所示。
解图P2.22.3电路如图P2.3所示,晶体管的b=80,'bb r=100Ω。
分别计算R L=∞和R L=3k Ω时的Q点、u A、R i和R o。
图P2.3解:在空载和带负载情况下,电路的静态电流、r be均相等,它们分别为Ω≈++=≈=≈--=k3.1mV26)1(mA76.1Aμ22EQbb'beBQCQBEQbBEQCCBQIrrIIRURUVIββ空载时,静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为Ω==-≈⋅+≈Ω≈≈=-≈-=≈-=k 593k 3.1308V 2.6 c o bes bebe be b i becc CQ CC CEQ R R A r R r A r r R R r R A R I V U uusu∥βR L =5k Ω时,静态管压降、电压放大倍数分别为47115V3.2)(bes bebe'LL c CQ Lc LCEQ -≈⋅+≈-≈-=≈-+=uusu A r R r A r R A R R I R R R U β∥Ω==Ω≈≈=k 5k 3.1c o be be b i R R r r R R ∥2.4 电路如图P2.4所示,晶体管的b =100,'bb r=100Ω。
(1)求电路的Q 点、u A、R i 和R o ;(2) 若电容C e 开路,则将引起电路的哪些动态参数发生变化?如何变化?图P2.4解:(1)静态分析:V 7.5)( A μ 101mA1V 2e f c EQ CEQEQBQ e f BEQBQ EQ CC b2b1b1BQ =++-≈≈+=≈+-==⋅+≈R R R I V U I I R R U U I V R R R U CC β动态分析:Ω==Ω≈++=-≈++-=Ω≈++=k5k7.3])1([7.7)1()(k73.2mV26)1(cofbeb2b1ifbeLcEQbb'beRRRrRRRRrRRAIrruββββ∥∥∥(3)R i增大,R i≈4.1kΩ;uA减小,ef'LRRRAu+-≈≈-1.92。
2.5 设图P2.5所示电路所加输入电压为正弦波。
试问:(1)1u A=o1U /iU ≈?2u A =o2U /iU ≈?(2)画出输入电压和输出电压u i、u o1、u o2的波形。
图P2.5解:(1)因为通常β>>1,所以电压放大倍数分别应为1)1()1(1)1(ee2ecebec1+≈+++=-=≈++-=RrRARRRrRAbeuuββββ-(2)两个电压放大倍数说明u o1≈-u i,u o2≈u i。
波形如解图P1.5所示。
解图P1.52.6 电路如图P2.6所示,晶体管的b =80,r be =1k Ω。
(1)求出Q 点;(2)分别求出R L=∞和R L=3k Ω时电路的u A、R i、R o。
图P2.6解:(1)求解Q 点:V 17.7mA61.2)1(Aμ3.32)1(e EQ CC CEQ BQ EQ eb BEQ CC BQ ≈-=≈+=≈++-=R I V U I I R R U V I ββ (2)求解输入电阻和电压放大倍数: R L =∞时996.0)1()1(k 110])1([ebe ee be b i ≈+++=Ω≈++=R r R A R r R R uβββ ∥R L =3k Ω时992.0))(1())(1(k76)])(1([LebeLeLebebi≈+++=Ω≈++=RRrRRARRrRRu∥∥∥∥βββΩ≈++=371bebseoβrRRRR∥∥2.7 电路如图P2.7所示,晶体管的b=60,'bb r=100Ω。
(1)求解Q点、u A、R i和R o;(2)设s U=10mV(有效值),问i U=?oU=?若C3开路,则i U=?oU=?图P2.7解:(1)Q点:V56.4)(mA86.1Aμ31)1(ecEQCCCEQBQCQebBEQCCBQ=+-≈≈=≈++-=RRIVUIIRRUVIββuA 、Ri和R o的分析:Ω==-≈-=Ω≈=Ω≈++=k395)(952952mV26)1(cobeLcbebiEQbb'beRRrRRArRRIrru∥∥ββ(2)设sU=10mV(有效值),则mV304mV2.3iosisii≈=≈⋅+=UAUURRRUu若C3开路,则mV4.14mV 6.95.1k 3.51])1([i o is ii e L c e be b i ≈=≈⋅+=-=-≈Ω≈++=U A U U R R R U R R R A R r R R u s u∥∥β2.8 已知图P2.8(a )所示电路中场效应管的转移特性如图(b )所示。
求解电路的Q点和u A。
图P2.8解:(1)求Q 点:根据电路图可知, U GSQ =V GG =3V 。
从转移特性查得,当U GSQ =3V 时的漏极电流 I DQ =1mA因此管压降 U DSQ =V DD -I DQ R D =5V 。
(2)求电压放大倍数:20VmA 22D m DO DQ GS(th)m -=-===R g A I I U g u2.9 图P2.9中的哪些接法可以构成复合管?标出它们等效管的类型(如NPN 型、PNP 型、N 沟道结型……)及管脚(b 、e 、c 、d 、g 、s )图P2.9解:(a)不能。
(b)不能。
(c)构成NPN型管,上端为集电极,中端为基极,下端为发射极。
(d)不能。
(e)不能。
(f)PNP型管,上端为发射极,中端为基极,下端为集电极。
(g)构成NPN型管,上端为集电极,中端为基极,下端为发射极。
2.10设图P2.10所示各电路的静态工作点均合适,分别画出它们的交流等效电路,并写出u A、R i和R o的表达式。
图P2.10解:(1)图示各电路的交流等效电路如解图P2.10所示。
(2)各电路u A、R i和R o的表达式分别为图(a){}22be23obe11i32be232be1132be2211)1()1(])1([βββββ++=+=+++⋅+++-=RrRRrRRRrRrRRrRA u∥∥图(b)4obe2321be11ibe242be2321be1be2321)])(1([)())(1())(1(RRrRRrRRrRrRRrrRRAu=++=-⋅+++=∥∥∥∥∥∥∥ββββ图(c){}3obe11id2be232be11d2be221])1([])1([RRrRRrrRrRrrRAu=+=++-⋅+++-=ββββ∥图(d)8o213i2be82be2764m)()]([RRRRRRrRrRRRgA u=+=-⋅-=∥∥∥∥β解图P2.102.11 已知某基本共射电路的波特图如图P2.11所示,试写出u A的表达式。