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1、电子线路1课后习题答案doc电子线路（ I ） 董尚斌编课后习题（ 1 到 7 章）第 1 章1-1 本征半导体与杂质半导体有什么区别？解：本征半导体是纯净的，没有掺杂的半导体，本征半导体的导电性能较差，在温度为0K 时，半导体中没有载流子，它相当于绝缘体。在室温的情况下，由本征激发产生自由电3E g 0子空穴对，并达到某一热平衡值，本征载流子浓度niA0T 2 e 2 kT 与温度有关。杂质半导体是在本征硅或本征锗中掺入杂质得到的，若掺入5 价元素的杂质可得到 N型半导体， N 半导体中的多子为自由电子，少子为空穴，由于掺入微量的杂质其导电性能得到了极大的改善， 其电导率是本征半导体的好几个

2、数量级。在杂质半导体中， 多子的浓度取23 价元素的决于杂质的浓度，而少子的浓度与ni 或正比，即与温度有很大的关系。若掺入杂质可得到 P 型半导体。1-2 试解释空穴的作用，它与正离子有什么不同？解：空穴的导电实际上是价电子导电，在半导体中把它用空穴来表示，它带正电是运载电流的基本粒子，在半导体中，施主杂质电离后， 它为半导体提供了一个自由电子，自身带正电，成为正离子，但由于它被固定在晶格中，是不能移动的。1-3 半导体中的漂移电流与扩散电流的区别是什么？解：漂移电流是在电场力的作用下载流子定向运动而形成的电流，扩散电流是由于浓度差而引起的载流子的定向运动而形成的电流1-4 在 PN结两端加

3、反向偏压时，为什么反向电流几乎与反向电压无关？解： PN 结加反偏电压，外加电场与内电场方向相同 ,PN 结变宽，外加电压全部降落在PN结上，而不能作用于 P 区和 N区将少数载流子吸引过来。 漂移大于扩散， 由于在 P区及 N 区中少子的浓度一定，因而反向电流与反偏电压无关。1-5 将一个二极管看作一个电阻，它和一般由导体构成的电阻有何区别？解： 将二极管看作一个电阻，其明显的特点是非线性特性。而一般由导体构成的电阻，在有限的电压、电流范围内，基本上是线性的。（1） 二极管的正反向电阻，其数值相差悬殊。正向电阻很小，而反向电阻很大。（2） 二极管具有负温度系数，而导体构成的电阻具有正温度系数

4、。1-6 在用万用表的电阻档测二极管的正向电阻时，发现 R 10 档测出的阻值小，而用R100 档测出的阻值大，为什么？解：万用表测量电阻时， 实际上是将流过电表的电流换算为电阻值刻在表盘上， 当流过电表的电流大时， 指示的电阻小， 测量时， 流过电表的电流由万用表的内阻和二极管的等效直流电阻之和联合决定。通常万用表欧姆档的电池电压为， R 10 档时，表头满量程为 100A，万用表的内阻为RS 150， R 100 档时万用表的内阻为 RS 10RS 1500 。用万用表测二极管所构成的电路如题图 1-6 （ a）所示，图中虚线框内所示电路为万用表的等效电路。由图可得管子两端的电压 V 和电

5、流 I 之间有下列关系：R 10 档：V1.5 I RSR 100 档：V1.5 IRS 1.510I RS这两个方程式在V-I坐标系中均为直线，如图（ b）所示；从二极管本身的特性看，管子的电压和电流应满足特性曲线所表示的规律。因此，同时受这两种关系约束的电压和电流必定在特性曲线与直流负载线的交点上。用R 10 档测量时，交于图中A 点，万用表读数为 V1I 1；用 R 100 档测时，交于图中 B 点，万用表读数为 V2 I 2。显然前者的阻值较小，而后者的阻值大。1-18 在 300K 下，一个锗晶体中的施主原子数等于2 1014cm3，受主原子数等于314 310 cm 。（ 1）试求

6、这块晶体中的自由电子与空穴浓度。由此判断它是N 型还是 P 型锗？它的电功能主要是由电子还是由空穴来体现？提示若 N 受主原子（负离子）浓度，aNd施主原子（正离子）浓度，则根据电中性原理，可得N a nN dp又npni2（300K 下，锗的 ni 1013cm 3）由上二式可求出n、p 之值。（ 2）若Na Nd 1015cm 3，重做上述内容。（ 3）若 N d 10163， Na1014 3，重做上述内容。cmcm解：（ 1）由 npni2与 nNa P Nd 可得 p 2( N d Na ) pni20解之得p1(N dN a )(N dNa )24ni22由于 p 0，故上式根号前

7、应取“”号，已知i13 3a14 3d143n 10 cm， N3 10 cm，N 2 10cm代入上式得p1(23)1014(23) 101424(2.41013)21.055 1014cm32n p（ NdNa） 1014（ 2 3） 1014 1012 3cm由此可知np 因而是 P 型锗。（ 2）由于 N N ，因而由 n N p N 得adadnp ni 1013cm 3这是本征锗。（ 3）由于 Na Nd，因而可得 n pnNd=1016cm32( 2.41013 ) 2ni5.761010cm3n p，故为 N 型锗。p1016n1-20 若在每 105 个硅原子中掺杂一个施主原

8、子，试计算在 T 300K 时自由电子和空穴热平衡浓度值，掺杂前后半导体的电导率之比。解： T300K 时， n0 Nd（ 10225 317 310310 ） cm 10cm ni 10 cm则p0ni2n04.53 102 cm 3本征半导体电导率 本 （ n p） ni q 10 6S/cm杂质半导体电导率 杂 nn0q 119S/cm因此 杂 本 238 1051-21 在室温（ 300K）情况下，若二极管的反向饱和电流为1nA，问它的正向电流为时应加多大的电压。设二极管的指数模型为i DI S (eDmVT1) , 其中 m 1， VT 26mV。D解： 将0.5，1，1，VT 1代

9、入公式得mAmI SnAei De D VTi D I SD VTln i DI SDVT ln i D0.34VI S1-25 二极管的正向伏安特性曲线如题图1-25所示，室温下测得二极管中的电流为20mA，试确定二极管的静态直流电阻R 和动态电阻 rd的大小。D解：（ 1-25 ）从图中可见，I DQ=20mA、 VDQ=，所以静态直流电阻RD为VDQ0.6733.5RD20 10 3I DQ从图中可见， I D 30 1020 mA ，因而在静态工作点处其交流电阻为rdVT261.3I D201-26 由理想二极管组成的电路如题图1-26 所示，试求图中标注的电压V 和电流 I 的大小。

10、解： 在图（ a）电路中 D2 管优先导通，输出端电压=3V， D1 截止，通过1k电阻的电流 I=8mA；题图1-26 （ b）的变形电路如右图所示，从图中可见：假定D1 截止D2 导通，则输出端的电压1010A 点电压也为，510103.33V ；由于 D2 是理想二极管，则10显然，假定 D1 截止是错误的。若 D1 导通， A 点电压为零，则输出端电压也为零V 0，则通过 D1 的电流为10010I1mA5101-27 二极管电路如题图 1-27 所示，判断图中二极管是导通还是截止状态，并确定输出电压 Vo。设二极管的导通压降为。解： 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是：首先假

11、设将要判断的二极管断开（图中 A、B 两点之间断开） ，然后求该二极管阳极与阴极之间承受的电压。 如果该电压大于导通电压，则说明该二极管处于正向偏置而导通，两端的实际电压为二极管的导通压降；如果该电压小于导通电压， 则二极管处于反向偏置而截止。 在判断过程中， 如果电路中出现两个以上二极管承受大小不相等的正向电压， 则应判定承受正向电压较大者优先导通， 其两端电压为导通电压降，然后再用上述方法判断其余二极管的状态，具体分析如下：在图题 1-27 （ a）中，首先将二极管 D 断开，求二极管两端将承受的电压 VAB VA VB 5V（ 10V） 5V。显然，二极管接入以后处于正向偏置，工作在导通

12、状态。如果设VD 0V VO VA VD 5V正向压降 VD(on) ，则输出电压 VO VA V(on)D 5V。在图题 1-27 （ b）中，断开二极管 VD, 有 VAB VA VB 10V（ 5V） 5V。可见，二极管 VD接入以后，将承受反向电压， D 处于截止状态（相当于断开） ，电路中电流等于零（设反向饱和电流为零） ， R上的电压降等于零，故 VO VB 5V。在图题 1-27 （c）中，首先将 D1 和 D2 断开，求两管将承受的电压为：VD1： V B1A=VB1 VA0V（ 9V） 9VVD2： V B2A VB2 VA 12V（ 9V） 3V二极管接入以后， VD1 因

13、正偏处于导通，则VO VA VB1 VVD1 0V而VB2A 12V（），所以， VD2因反偏处于截止状态。在图题 1-27 （d）中，首先将 VD1和 VD2断开，求得两管将承受的电压。VD1： V AB1 VAVB1 15V 0V15VVD2： V AB2 VAVB2 15V（ 10V） 25V二极管接入以后， 因 VD2承受的正向电压较 VD1高，优先导通； 使 A 点的电位VA VB2 VD2（on） 10V。 D1 因承受电压而截止。故VO VA1-28 题图 1-28 所示电路中稳压管的稳压值为 6V，稳定电流为10mA，额定功率为 200mW，试问（1）当电源电压在 18V 30

14、V 范围内变化时， 输出 Vo 是多少？稳压管是否安全？（ 2）若将电源电压改为 5V，电压 Vo 是多少？（ 3）要使稳压管起稳压作用， 电源电压的大小应满足什么条件？解： 由于稳压管的额定功率为200mW，而VZ 为6V，则通过稳压管的最大允许电流为I Z max20033.3mA6（ 1）当电源电压在18 30V 范围内变化时，输出电压Vo6，而通过稳压管的电流 I Z为 I Z30624mA I Z m ax ，所以稳压管是安全的。1103（ 2）若电源电压改为5V，电压 Vo 5V（不稳压）。（ 3） 1010 3 VI63 33.3 10 316V VI 39.3V1101-29题

15、图1-29 中给出实测双极型三极管各个电极的对地电位，试判定这些三极管是否处于正常工作状态？如果不正常，是短路还是断路？如果正常，是工作于放大状态， 截止状态还是饱和状态？解： 三极管的三种工作状态的偏置特点为：放大状态发射结正偏、集电结反偏；饱和状态发射结正偏、集电结正偏；截止状态发射结反偏、集电结反偏。正偏时三极管的发射结电压为：硅管、锗管。若违反以上特点，则考虑管子是否损坏。综合分析后得：（a）放大状态；（ b）发射结断路； （ c）放大状态； （d）发射结短路； （e）截止状态；（f ）饱和状态；（ g）发射结断路； （ h）放大状态。1-32 已知电路如题图 1-32所示，试判断下列

16、两种情况下电路中三极管的状态：（ 1） VCC=15VRb390kRc 100（ 2） VCC 18VRb310kRc 100解：（ 1）I BQVCCVBEQ150.736.7 ARb390103I CQI BQ10036.710 63.67mAVCEQVCCI CQ Rc1511.43.6V因为 VCEQ 1V ，所以 T 处于放大状态（2）假设放大管处于饱和状态，令 VCES 0则VCCVCES3.83mAI CSRcI CS38.3 AI BS180.755.8 A I BSI B103310所以 T 处于饱和状态。1-34 某三极管的输出特性曲线如题图1-34 所示，从图中确定该管的

17、主要参数：I 、CE0PCM、 V（ BR） CE0, （在 VCE 10V， I C 4mA附近）。答案： I CE0； PCM40mW； VCE0=25V； 501-36 若测得某半导体三极管在 I B 20 A 时， I C 2mA； I B 60 A 时， I C，试求此管的、 I CE0及 ICB0各为多少？解： 根据三极管电流分配关系I c I BI CE0和已知条件，有2000 A 20 I CE05400 A 60 I CE0由此解得 85 ICE0 300 A又 I CE0（ 1） I CB0, 所以 ICB0 A1-38已知半导体三极管静态工作点电流I=2mA，CQ80，

18、|V A| 100V， rbb0 ，试画出器件的混合型等效电路，并求其参数rb e 、gm和 r ce 值。解： 混合型等效电路如图所示。由于a0.9876EQCQ，则 I I1因此 rb e(1) VT1040， gmrb e77 mS ， rceVA50kI EQI CQ1-42 N 沟道 JFET的输出特性如题图 1-42 所示。漏源电压的 VDS15V，试确定其饱和漏电流 I DSS和夹断电压 VP。并计算 VGS 2V 时的跨导 gm。解： 由图可得：饱和漏电流 I DSS 4mA，夹断电压 VP 4V，VGS 2V 时，用作图法求得跨导近似为： gmi D2.61.4mS GS1(

19、 2)第2 章2-1 什么叫放大器？试述题图 2-1 放大电路中各元件的作用？2-2 根据放大电路的组成原则，判断题图 2-2 所示各电路能否正常放大。题图 2-2解答： 图（ a）电源电压为负值，晶体管没有合适的工作点，电路不能正常放大；图（ b）电容 Cb 隔断了直流，晶体管处于截止状态，电路不能正常放大；图（ c）电容 Cb 将输入信号短路，电路不能正常放大；图（ d）晶体管的集电极为交流地电位，所以o0 ，电路不能正常放大；图（ e）晶体管处于截止状态，电路不能正常放大；图（ f ）电路有放大作用2-3画出题图2-3放大电路的直流通路和交流通路以及B、 i B、 i E、E 的波形图（设sVsm sint,Vsm VBE ，放大器处于线性状态工作，而且在工作频率下耦合电容Cb和 Ce 足够大，它们所呈现的阻抗很小，可视为短路）。题图 2-3 题图 2-4解：题图 2-32-4