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模拟电路部分习题答案
第二章 晶体二极管及应用电路 2-1.填空
(1)N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素;P型半导体是在本征半导体中掺入 三价元素 。
(2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流会 增大 。 (3)PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容。
(4)晶体管的三个工作区分别是 放大区、截止区和饱和区。在放大电路中,晶体管通常工作在 放大区 区。
(5)结型场效应管工作在恒流区时,其栅-源间所加电压应该 反偏 。(正偏、反偏) 2-2.判断下列说法正确与否。
(1)本征半导体温度升高后,两种载流子浓度仍然相等。( ) (2)P型半导体带正电,N型半导体带负电。( )
(3)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证
RGS大的特点。( )
(4)只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。( ) (5)晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。( )
(6)在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P型半导体。( ) (7)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。( )
(8)若耗尽型N沟道MOS场效应管的UGS大于零,则其输入电阻会明显减小。() 答案:(1)对;温度升高后,载流子浓度会增加,但是对于本征半导体来讲,电子和空穴的数量始终是相等的。
(2)错;对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时,处于电中性的状态。
(3)对;结型场效应管在栅源之间没有绝缘层,所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证RGS大的特点。
(4)错;稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。 (5)错;晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过,只有在截止状态时没有电流流过。
(6)对; N型半导体中掺入足够量的三价元素,不但可复合原先掺入的五价元素,而且可使空穴成为多数载流子,从而形成P型半导体。
(7)对;PN结在无光照、无外加电压时,处于动态平衡状态,扩散电流和漂移电流相等。
(8)错。绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。因此耗尽型N沟道MOS场效应管的UGS大于零,有绝缘层故而不影响输入电阻。2-3.怎样用万用表判断二极管的正、负极性及好坏?
答:可以利用万用表的电阻挡测量二极管两端电阻,正向时电阻很小,反向时电阻很大。
2-4.二极管电路如题2-4图所示,试判断图中的二极管是导通还是截止?输出电压为多少?
本题可以通过二极管端电压的极性判断其工作状态。一般方法是断开二极管,并以它的两个极作为端口,利用戴维南定理求解端口电压,若该电压是二极管正偏,则导通,若反偏则截止。
(a)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题2-1解(a)图所示,则A-B间电压为12-6=6V,二极管处于正偏,导通。
(b)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题2-1解(b)图所示,则A-B间电压为3-2=1V,二极管处于正偏,导通。
(c)当有两只二极管时,应用以上方法分别判断每只管子的状态。如题2-1解(c)图所示首先断开上面二极管D1,则下面二极管D2截止,所以D1两端电压为正偏导通;然后再断开下面二极管D2,如题2-1解(d)图则D1两端电压为正偏导通,则D2两端电压为负截止,综上所述,D1导通、D2截止。
(d)根据前面分析方法,可知D1、D3截止,D2、D4导通。
2-5.电路如题2-11图所示,稳压管的稳定电压UZ=8V,设输入信号为峰值15V三角波,试画出输出uo的波形。
解:如图所示。三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值;三角波负半周时,稳压管正向导通,假设正向电阻为0,则输出电压为零。
2-6.如题2-12图所示,电路中两只稳压管完全相同,UZ=8V,,试画出输出uo的波形。
解:如图所示。三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,下面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值;三角波负半周时,上面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值。
2-7、2-8、2-9略
2-10.电路及二极管伏安特性如图所示,常温下UT≈26mV,电容C对交流信号可视为短路,
ui为正弦波,有效值为10mV,问
(1)二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少? (2)二极管中流过的交流电流有效值为多少?
解:在分析这类电路时,应首先分析静态电流和电压,即静态工作点Q,然后求出在Q点下的动态电阻,再分析动态信号的作用。
(1)利用图解法可以方便地求出二极管的Q点。在动态信号为零时,二极管导通,电阻R中电流与二极管电流相等。因此,二极管的端电压可写为
,在二极管的伏安特性坐标系中作直线,与伏安特性曲线的交点就是Q点,如图所示。读出Q点的坐标值,即为二极管的直流电流和电压,约为
(2)根据二极管动态电阻的定义,Q点小信号情况下的动态电阻为
根据已知条件,二极管上的交流电压有效值为10mV,故流过的交流电流有效值为
第三章 晶体三极管及其应用电路
3-1 试画出用PNP、NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图,标出电源电压的极性,静态工作电流IB、IC的实际方向及静态电压UBE、UCE的实际极性。
解:用PNP型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示。 其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示,静态电压UBE<、UCE<。
用NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示。 其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示,静态电压UBE>、UCE>。
3-2电路如图3-5所示。说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大,为什么?
分析:解决此问题需要进行以下几个方面的判断。
1. 判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件,具备合适的静态工作点。 2. 判断有无完善的直流通路。 3. 判断有无完善的交流通路。
4. 在前三个条件满足的条件下,最后根据电路给出的参数进行计算,根据计算结果判断
三极管是否工作在放大区。但是如果电路没有给出电路参数,该步骤可以省略。默认电路参数取值合适。 解:
a不能。没有直流偏置,不能提供合适的静态工作点。 b不能。电源VCC使发射结反偏,不能提供合适的静态工作点。
c 不能。基极电压VBB使发射结满足正偏条件,但是集电结不是反偏,电路不具备合适的静态工作点。
d不能。电容使集电极交流接地,从而使输出电压交流部分为零。
e能。有合适的直流偏置电路,输入能加到三极管上,输出也能够送到负载上。
3-3 放大电路如题3-9图所示。已知VCC=3V,UB=,RC=3 kΩ,RB=150 kΩ,晶体管VT的输出特性曲线如题3-9图a所示。试求: 1.放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ;
2.若RL=∞,求输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值; 3.若RL=7kΩ,输出最大不失真电压的幅值。 解: 1.
放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ计算如下。
根据题3-9图所示电路列写直流负载线方程如下:
分别令IC=0,UCE=0,代入直流负载线方程,得到负载线上两个坐标点,M(3,0),N(0,1),连接M、N得到直流负载线。
根据直流通路,得基极静态工作电流为
直流负载线MN与iB=IB=μA的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点。Q点坐标为