电子线路1课后习题答案doc.docx
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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
3
Eg0
子—空穴对，并达到某一热平衡值，本征载流子浓度
ni
A0T2e2kT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数量级。
在杂质半导体中，多子的浓度取
2
3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。
1-6在用万用表的电阻档测二极管的正向电阻时，发现R10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100μA，万用表的内阻为
RS＝150Ω，R×100档时万用表的内阻为RS10RS1500。
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和电流I之间有下列关系：
R×10档：
V
1.5IRS
R×100档：
V
1.5IRS1.5
10IRS
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V1
／I1；用R×100档测时，交于图中B点，万用表读数为V2／I2。
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
2×1014cm－3，受主原子数等于
3×
14－3
10cm。
（1）试求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，
a
Nd＝施主原子（正离子）浓度，
则根据电中性原理，可得
Nan
Nd
p
又
np
ni2
（300K下，锗的ni＝×1013cm－3）
由上二式可求出
n、p之值。
（2）若
N
a＝Nd＝1015cm－3，重做上述内容。
（3）若Nd＝10
16
－3
，Na＝10
14－3
，重做上述内容。
cm
cm
解：
（1）由np
ni
2
与n＋Na＝P＋Nd可得p2
（NdNa）p
ni
2
0
解之得
p
1
（Nd
Na）
（Nd
Na）2
4ni
2
2
由于p＞0，故上式根号前应取“＋”号，已知
i
13
－3
a
14
－3
d
14
－3
n＝×10cm
，N
＝3×10cm
，
N＝2×10
cm
代入上式得
p
1
（2
3）
10
14
（2
3）10
14
2
4（2.4
10
13
）
2
1.05510
14
cm
3
2
n＝p＋（Nd－Na）＝×10
14
＋（2－3）×10
14
＝×10
12
－3
cm
由此可知
n
＜p因而是P型锗。
（2）由于N
＝N，因而由n＋N＝p＋N得
a
d
a
d
n
＝p＝ni＝×1013cm－3
这是本征锗。
（3）由于Na＜＜Nd，因而可得n＞＞p
n
≈Nd=1016cm－3
2
（2.4
10
13）2
ni
5.76
10
10
cm
3
n
＞＞p，故为N型锗。
p
1016
n
1-20若在每105个硅原子中掺杂一个施主原子，
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：
T＝300K时，n0≈Nd＝（×10
22
5
－3
17
－3
10－3
／
10）cm
＝×10
cm＞＞ni＝×10cm
则
p0
ni
2
n0
4.53102cm3
本征半导体电导率
σ本＝（μn＋μp）niq＝×10－6S/cm
杂质半导体电导率
σ杂≈μnn0q＝119S/cm
因此
σ杂／σ本＝238×105
1-21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
iD
IS（eυD
mVT
1）,其中m＝1，VT＝26mV。
D
解：
将
0.5
，
1，
1
，
VT
＞＞1代入公式得
mA
m
IS
nA
e
iD
eDVT
iDIS
DVT
lniD
IS
D
VTlniD
0.34V
IS
1-25二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r
d
的大小。
D
解：
（1-25）
从图中可见，
IDQ=20mA、VDQ=，所以静态直流电阻
RD为
VDQ
0.67
33.5
RD
20103
IDQ
从图中可见，ID3010
20mA，因而在静态工作点处其交流电阻为
rd
VT
26
1.3
ID
20
1-26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。
解：
在图（a）电路中D2管优先导通，输出端电压
=＋3V，D1截止，通过
1kΩ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
10
10
A点电压也为＋，
5
10103.33V；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
10
0
10
I
1mA
5
10
1-27二极管电路如题图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：
①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，工作在导通状态。
如果设
VD0VVOVAVD5V
正向压降VD（on）＝，则输出电压VO＝VA－V（on）D＝－5V－＝－。
②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。
③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：
VB1A=VB1－VA＝0V－（－9V）＝9V
VD2：
VB2A＝VB2－VA＝－12V－（－9V）＝－3V
二极管接入以后，VD1因正偏处于导通，则
VO＝VA＝VB1－VVD1＝0V－＝－
而VB2A＝－12V－（－）＝－，所以，VD2因反偏处于截止状态。
④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：
VAB1＝VA－VB1＝15V－0V＝15V
VD2：
VAB2＝VA－VB2＝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＝VA＝－
1-28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~30V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
IZmax
200
33.3mA
6
（1）当电源电压在
18～30V范围内变化时，输出电压
Vo＝6，而通过稳压管的电流IZ
为IZ
30
6
24mA
＜IZmax，所以稳压管是安全的。
1
103
（2）若电源电压改为
5V，电压Vo＝5V（不稳压）。
（3）10
103＜VI
63＜33.3103
16V＜VI＜39.3V
1
10
1-29
题图
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，试判断下列两种情况下电路中三极管的状态：
（1）VCC=15V
R
b＝390k
Ω
R
c＝Ω
β＝100
（2）VCC＝18V
R
b＝310k
Ω
R
c＝Ω
β＝100
解：
（1）
IBQ
VCC
VBEQ
15
0.7
36.7A
Rb
390
103
ICQ
IBQ
100
36.7
106
3.67mA
VCEQ
VCC
ICQRc
15
11.4
3.6V
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
VCC
VCES
3.83mA
ICS
Rc
ICS
38.3A
IBS
18
0.7
55.8A＞IBS
IB
103
310
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，从图中确定该管的主要参数：
I、
CE0
PCM、V（BR）CE0,β（在VCE＝10V，IC＝4mA附近）。
答案：
ICE0＝；PCM＝40mW；VCE0=25V；β＝50
1-36若测得某半导体三极管在IB＝20μA时，IC＝2mA；IB＝60μA时，IC＝，试求此
管的β、ICE0及I
CB0各为多少？
解：
根据三极管电流分配关系
Ic＝βIB＋ICE0和已知条件，有
2000μA＝20·β＋ICE0
5400μA＝60·β＋ICE0
由此解得
β＝85I
CE0＝300μA
又ICE0＝（1＋β）ICB0,所以I
CB0≈μA
1-38
已知半导体三极管静态工作点电流
I
=2mA，β
CQ
＝80，|VA|＝100V，rbb
0，试画出器件的混合π型等效
电路，并求其参数
rbe、gm和rce值。
解：
混合π型等效电路如图所示。
由于
a
0.9876
EQ
CQ
，则I＝I
／α＝
1
因此rbe
（1
）VT
1040
，gm
rbe
77mS，rce
VA
50k
IEQ
ICQ
1-42N沟道JFET的输出特性如题图1-42所示。
漏源电压的VDS＝15V，试确定其饱和漏电流IDSS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IDSS≈4mA，夹断电压VP≈－4V，VGS＝－2V时，用作图法求
得跨导近似为：
gm
△iD
2.6
1.4
mS＝
△GS
1
（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
o
0，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、iB、iE、
E的波形图（设
s
Vsmsin
t
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2-3
2-4
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