思考题与习题11-1回答以下问题：(1) 半导体材料具有哪些主要特性(2) 分析杂质半导体中多数载流子和少数载流子的来源； (3) P 型半导体中空穴的数量远多于自由电子，N 型半导体中自由电子的数量远多于空 穴，为什么它们对外却都呈电中性(4) 已知温度为15C 时，PN 结的反向饱和电流I s 10 A 。
当温度为35C 时，该 PN 结的反向饱和电流I s 大约为多大(5) 试比较二极管在 Q 点处直流电阻和交流电阻的大小。
解：(1) 半导体的导电能力会随着温度、光照的变化或掺入杂质浓度的多少而发生显着改 变，即半导体具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。
(2)杂质半导体中的多数载流子是由杂质原子提供的，例如N 型半导体中一个杂质原 子提供一个自由电子，P 型半导体中一个杂质原子提供一个空穴，因此多子浓度约等于所掺 入的杂质浓度；少数载流子则是由热激发产生的。
(3)尽管P 型半导体中空穴浓度远大于自由电子浓度，但P 型半导体本身不带电。
因为在P 型半导体中，掺杂的杂质原子因获得一个价电子而变成带负电的杂质离子 (但不能移动)，价电子离开后的空位变成了空穴，两者的电量相互抵消，杂质半导体从总体上来说仍 是电中性的。
同理，N 型半导体中虽然自由电子浓度远大于空穴浓度，但 N 型半导体也是电中性的。
(4)由于温度每升高10 C , PN 结的反向饱和电流约增大 1倍，因此温度为35C 时, 反向饱和电流为35 15I s 1040 A(5) 二极管在Q 点处的直流电阻为的电压当量，常温下 U T 26mV ，可见r d R D 。
1-2 理想二极管组成的电路如题 1-2图所示。
试判断图中二极管是导通还是截止，并 确定各电路的输出电压。
解理想二极管导通时的正向压降为零， 截止时的反向电流为零。
本题应首先判断二极管的工作状态，再进一步求解输出电压。
二极管工作状态的一般判断方法是：断开二极管，求R DU D I D交流电阻为r dU DU Ti D式中U D 为二极管两端的直流电压,U D U on , I D 为二极管上流过的直流电流,U T 为温度解其端口电压；若该电压使二极管正偏，则导通；若反偏，则截止。
当电路中有两只或两只以上二极管时，可分别应用该方法判断每只二极管的工作状态。
需要注意的是，当多只二极管的阳极相连(共阳极接法)时，阴极电位最低的管子将优先导通；同理，当多只二极管的阴极相连(共阴极接法)时，阳极电位最高的管子将优先导通。
（a ） 断开二极管D,阳极电位为12V ,阴极电位为6V ,故导通。
输出电压 U 。
12V 。
（b ） 断开二极管 D 、D 2，D 、D 2为共阴极接法，其阴极电位均为6V ，而D 的阳极电位为9V ，D 2的阳极电位为5V ，故D 优先导通，将D 2的阴极电位钳制在，D 2因反向偏置而截止。
输出电压U 。
7.5V 。
（c ） D 、D 为共阴极接法，同理可得 D 导通，D 截止。
输出电压U 。
6V 。
（d ） D 、Da 为共阳极接法，阴极电位低的管子将优先导通，故 0导通，D 截止。
输出 电压U O 4V 。
1-3 二极管组成的电路及其相应输入电压波形如题 1-3图所示。
已知D 1、D 2的导通电压为，试分别画出它们的输出电压波形，并用Multisim 软件进行仿真验证。
（b ） 题1-3图解Multisim软件仿真验证略。
（a ）本题电路中有动态电压输入，注意此时二极管的工作状态取决于电路中直流电源 与交流信号的幅值关系。
波形图如下：r2kQD iI ~~IZ\D2 2kQ=5V9V =(b )+wDv-_±_ 4V6V 丄(c )题1-2图(d)-11 +U OD iU O7VOD 1 乂。
2丄\U|U o2V T 2VT（b ） D 、D 2为共阴极接法，阳极电位高的管子将优先导通，因此只有当两个输入电压 均为0V 时，输出才为一，其他情况下的输出均为。
波形图如下：1-4 电路如题1-4图所示。
均为，试求各电路的输出电压。
设稳压管 D Zi 和D Z2的稳定电压分别为 5V 和10V ,正向压降25V1k D ziD Z22S--- 1=1—11k•-------- 4「 ' ZD Z2(a )25VU O(c )解 图（a ） 图（b ） 图（c ） D Z2反向截止。
图（d ）中两只稳压管相并联, 中两只稳压管相串联, 中两只稳压管相串联, 中两只稳压管相并联,43-U O1k25V题1-4图D Z1U OD Z2D Z1、D Z2均工作在反向击穿状态，故 U o D Z1、D Z2均为正向导通，故 u O 0.7V D Z1首先被反向击穿，将输出电压钳位在5V 0.7V U O 10V15V。
1.4V 。
5V ,D Zi 正向导通，C Z2反向截止，故 u O 0.7V 。
I CEO 10^A ,其它参数相同。
试问当用作放大时，应选择哪个管子更为合适解应选第二只。
因为虽然第二只的较小，但它的I CEO 比第一只小得多，而I CEO 对温度非常敏感，会随着温度的增加而迅速增加，从而对放大电路的性能产生较大影响。
1-6 已知三极管的两个电极上的电流如题 1-6图中所标注。
试标注另一电极上电流的 大小和方向，并在圆圈中画出三极管的电路符号。
若管子均工作于放大状态， 试分别求出它们的电流放大系数。
解由于两个电极上的电流数值相差很大， 显然其中的小电流为基极电流， 大电流为集电极 电流或发射极电流。
图（a ）中20?A 的小电流（基极电流）流入管子，因此可判定该管为 NPN 型管，而1mA电流仍为流入，可判定为集电极电流。
图（b ）中40?A 的小电流（基极电流）流入管子，可判定该管为NPN 型管，而电流流入， 可判定为发射极电流。
图（c ）中30?A 的小电流（基极电流）流出管子，可判定该管为PNP 型管，而仍为流出， 可判定为集电极电流。
电路符号和电流标注如下图所示：图（a ）的电流放大系数1-7 测得放大状态下三极管各个电极的对地静态电位如题 管的类型（NPN 型、PNP 型、硅管、锗管），并注明电极e 、b 、c 的位置。
1-5 有两个三极管，一个管子的 150, | CEO 200 H ;另一个管子的50 ,图（b ）的电流放大系数图（c ）的电流放大系数1 C1mA I B20 A I C1.6mA I B40 A I C1.5mA I B 30 A1-7图所示，试判断各三极题1-6题504150题1-7图解根据题意，图中的三极管均处于放大状态。
由于此时发射结正偏、集电结反偏，故对于NPN 型管，三个电极电位的关系是 U C > L B > U E , PNP 型管则是L E > L B > U C 。
可见，两种管型均 为基极电位居中；确定基极后，若有一个电极和基极之间的电位差值约为或， 则该极为发射极，且前者为硅管，后者为锗管；剩下的电极为集电极，若该集电极的电位最高，说明为 NPN 型管；电位最低，为 PNP 型管。
(a) NPN 型，硅管，左起 e 、b 、c ; (b) PNP 型，硅管，左起 c 、b 、e ; (c) PNP 型，锗管，左起 c 、e 、b 。
1-8 试判断题1-8图电路中的三极管能否工作在放大区，并求出三极管的集电极电流 值。
设 U BE 0.7V , U CE (sat )0.3V ,Q +12V100R BQ题1-8题NPN 型工作区域的判断方法：首先判断管子是否导通，当U BE 大于U on 时，管子导通；当U BE 小于U on 时，管子截止。
若管子导通，再进一步判断其究竟工作在放大区还是饱和区， 此时有两种方法可供选择：一是根据U CE 和U BE 的大小进行判断。
当U CE > U BE ( U C > U B ) 时，管子工作在放大区；当 U CE V U BE ( U C < U B )时，管子工作在饱和区。
二是根据I B和I BS 的大小进行判断。
若I B < I BS ,管子工作在放大区；若I B > I BS ,管子工作在饱和区。
这里采用第二种方法进行判断。
图(a )电路中，三极管导通，根据KVL 可求得实际的基极电流为2V 4.3V 5V-5 V - 1 V -1.3 V(b )(c )50。
I BR E100 Q j2V 2.7V 5V (a )+ 15VI R I CR C2k Q而临界饱和基极电流为U C C U BE120.70.108mA BR B(1)R E10051 0.1I U CC U CES120.70.108mA I BS(R C R E)50 (20.1)I B I BS，说明三极管处于临界饱和(临界放大)状态，集电极电流为I C I B 50 0.108 5.4mAI B V I BS ，假设成立，I C I B 50 0.02 1mA1-9 题1-9图电路中，已知U cc 5V ，U BE 0.7V , 100。
当输入U | 5V 时，输出u o 0.3V ，三极管饱和，试计算R B /R C 的最大值。
解根据题意，当输入 U | 5V 时，输出u O 0.3V ，三极管工作在饱和区，故有 I C I B 。
由图可知，此时的基极电流和集电极电流分别为. U I U BE 5 0.74.3I BR BR BR Bi U cc 1 u O 5 0.3 4.7 I cR cR cR c代入I cI B ，得4.7 4.3100 -R cR BR B 43091.5R C 4.71-10 场效应管三个电极的直流电位如题1-10图所示，试分别判断它们的工作区域。
图（b ）电路中，三;据KVL 有15 I B而临界饱和基极电流为R C I R 15 假设三极管工作在放大区，则I c（1 + ）I BR B I B U BEU BER C （1+ ） 15 0.7 I B R B I BR B （1+ ）R c210 51 100.02mA15 U CESI BS z 、 （1 ）R c15 0.70.028 mA 51 10I C I B ，故U BE 20 yA28 yA三极管工作在放大区，集电极电流为Q 3V a -5V题1-10题解图（a ）中为耗尽型 NMO 管，山=OV, U D S = IV 。
由于U GS U GS （off ），管子导通；又因 U DS U GS U GS （off ），故可判断管子工作在可变电阻区。
图（b ）中为增强型 PMOS 管，U SS =— 3V , L ts = — 4V 。
由于U GS U GS （th ），管子导通； 又因U DS U GS U GS （th ），故可判断管子工作在恒流区。