电子线路梁明理第五版全答案.doc

1、第一章 半导体器件特性- 0 -第 1 章 半导体器件的特性1.1 知识点归纳1.杂质半导体与 PN 结在本征半导体中掺入不同杂质就形成 N 型和 P 型半导体。半导体中有两种载流子，自由电子和空穴，载流子因浓度而产生的运动成为扩散运动，因电位差而产生的运动成为漂移运动。在同一种本征半导体基片上制作两种杂质半导体，在它们的交界面上，上述两种运动达到动态平衡，就形成了 PN 结。其基本特性是单向导电性。2.半导体二极管一个 PN 结引出电极后就构成了二极管，加上正向偏压时形成扩散电流，电流与电压呈指数关系，加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小。体现出单向导电性。3 晶体管晶体管具有电流放大作用

2、，对发射极正向偏置集电极反向偏置时，从射区流到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流 ，而大部BI分在集电结外电场作用下形成漂移电流 ，体现出 对 的控制，可将 视为CIBICC控制的电流源。晶体管有放大、饱和、截止三个工作区域。BI4.场效应管场效应管是电压控制器件，它通过栅-源电压的电场效应去控制漏极电流，因输入回路的 PN 结处于反向偏置或输入端处于绝缘状态因此输入电阻远大于晶体管。场效应管局又夹断区（即截止区） 、横流区（即线性区）和可比阿安电阻区三个工作区域。学完本章后应掌握：1.熟悉下列定义、概念和原理：自由电子与空穴，扩散与漂移，复合，空间电荷区，PN 结，

3、耗尽层，导电沟道，二极管单向导电性，晶体管和场效应管的放大作用及三个工作区域。2.掌握二极管、稳压管、晶体管，场效应管的外特性，主要参数的物理意义。1.2 习题与思考题详解高等学校电子类辅导教材 电子线路学习指导书- 1 -1-1 试简述 PN 结的形成过程。空间电荷压，阻挡层，耗尽层和势垒压等名称是根据什么特性提出来的。答：PN 结的形成过程：当两块半导体结合在一起时，P 区的空穴浓度高于 N 区，于是空穴将越过交界面由 P 区向 N 区扩散；同理， N 区的电子浓度高于 P 区，电子越过交界面由 N 区向 P 区扩散。多子由一区扩散到另一区时，形成另一区的少子并与该区的多子复合，因此，在交

4、界面的一侧留下带负电荷的受主离子，另一侧留下带正电荷的施主离子。于是在交界面附近形成一个空间电压区，即 PN 结。空间电荷压：在 PN 结内无可移动的带电荷之缘故。势垒层：在 PN 结中，N 区电位高于 P 区电位，两区存在接触电位差之缘故。耗尽层：在 PN 结中，只有不能移动的数量相等的正负离子，而载流子因扩散和复合而消耗掉了之故。阻挡层：由于 PN 结中存在接触电势压，阻挡了电子扩散之故。1-2（1）在室温下，当硅二极管的反向电流达到其反向饱和电流 IR(sat)的 95%时，反向电压是多少?(2) 计算偏压为 0.1V 时，相应的正向电流和反向电流的比值。（3）如果反向饱和电流为 10n

5、A，计算相应于电压为 0.6 时的正向电流，并说明这一结果与实际不符的原因。解：(1) 因为 ID = IR(sat)( 1)DTVe所以 VD = VTln = 26mvln0.95 = -1.33 mv()RSA(2) ()1)VTsatDDRRRtIe(3) 1-3 在测量二极管的正向电阻时，用表的“R10”档测出的阻值小而用“R100”档测出大，原因何在？答：因为万用表“R10”档的内阻小，测量二极管的正向阻值小,而“R 100”档的内阻大，测量的二极管的正向阻值大。第一章 半导体器件特性- 2 -1-4 怎样用万能表判断二极管的极性和好坏？答：判断二极管的极性与好坏，选择万用表“R

6、1K” 电阻档，此时黑表棒为正极，红表棒为电源负极。用黑红表棒接待测二极管两极，观察阻值大小，再反过来相接，观察阻值大小，若两次测量均大，说明二极管断路，若第一次测量阻值大，第二次测量阻值小，则测量值小的连接时，黑表棒接二极管的阳极，红表棒接二极管的阴极；并说明二极管是好的；若两次测量阻值均小，说明二极管被击穿。1-5 限幅电路如图所示，设 D 为 理想二极管，输入电压 vi 为正弦波，其振幅大于，试给出输出电压为 的波形。RVOU解：1-6 双向限幅器如图所示，设 为理想二极管，输入电压为正弦波，其振幅12DVi=3 ，试给出输出电压 的波形。RVOU高等学校电子类辅导教材 电子线路学习指导

7、书- 3 -1-7 双向限幅器如图所示，设 为理想二极管，输入电压 vi 由 0-100V 作线性12D变化，给出相对于 vi 的输出电压 随时间变化的曲线。OU解： )(402108121 VVRVRA 1-8 求图所示各电路中的电流 I 和电压 V（设电路中的二极管为理想二极管）第一章 半导体器件特性- 4 -解： 对于 管正向偏压， 的偏压最大先导通，随之 反偏12D33D21D截止。所以 =1V OUmAKVI415 均处于正向偏置状态，D1 的偏置电压大先导通， 则由123 32于 D1 的导通反偏而截止。则 IO5,31-9 稳压管稳压电路如图示，已知稳压管稳定电压 V=6V 最大

8、稳定电流25mA 限流电阻 R=500 求：. 时，电路工maxZI 21,ivRK作是否正常？ ?o. 时，电路工作情况如何？80,12vi. 开路，电路可能出现什么情况？2,iR为什么？解：(1). 15680.ieRvImA032L则 185ERLII高等学校电子类辅导教材 电子线路学习指导书- 5 -所以电路正常工作minmaxEEII06EvV(2). 1068.5iRvA67.8LI min7.5ERLEIIAI稳压管无法稳压（3） 稳压管可能会热击穿。max2068.5iER EvI I1-10 将两个二极管如图连接起来，是否与晶体管一样具有电流放大作用，为什么？答：不含。因为这

9、样连接不会形成基区，不会产生复合现象，形成小电流对大电流的控制。所以不具备电流放大效应。1-11 为什么晶体管发射区掺杂浓度大，而基区掺杂程度小且做得很薄？答：发射区浓度大即多数载流子浓度大，便于发射进入基区，而基区掺杂浓度小，多数载流子少，复合后仍有大量的由发射区扩散到基区的多子到达集电区，即基压也做得较窄。1-12 将一个 PNP 型晶体管接成共发射极放大电路，（1）画出电路，标出电源极性。（2）如果管子的 =0.98 要得到 10mA 集电极电路，问基极电流多大？fbh（3）试分析内部载流子的运动情况。解 (1)（2） ， 0.98fbh 1fbfeh第一章 半导体器件特性- 6 -(1

10、)20.()98CfbbfeIhI mA（3）分析管内载流子运动情况（略）见书 14 页1-13 一个晶体管的 IB=10A，I C=0.5mA ，在什么条件下，才能用这两个数据来计算这的交流电流放大倍数？答：在忽略 后，且输出特性曲线平行时， 此时才可用 IB, IC 计算这CEO feFEh的交流电流放大倍数。1-14 若测得放大电路中晶体管三个电极对地的电压分别为 V1= -6.2V,V2= - 6V,V3= - 9V,试判断晶体管的电极和类型。答：若晶体管工作在放大区，发射结正偏，集电路反偏，再者各电路均为负值，所以该晶体管为 PNP 型，极性如图所示。1-15 晶体管 3DG8A 的

11、输出曲线 如图示，已知它的 PCM=200mw，I=20mA, V(BR)CED=15V(1)定义安全工作区（2）定出放大区(3)当 VCE=6V 时，能否使 IC 工作在 30mA，为什么？解：（1）阴影线外为过耗区，内为安全区。（2）V CES V(BR)CED 之间为放大区，为饱和压降。CES（3）当 VCE=6V 时，不能使 IC 工作在30mA 因为 ICM=20mA高等学校电子类辅导教材 电子线路学习指导书- 7 -第 2 章 放大器基础2.1 知识点归纳一、放大的概念放大实质上是将微弱的信号通过有源器件（晶体管或场效应管）对能量进行控制的过程，是将直流电源提供的能量转化为负载所获

12、得的虽信号变化的能量。放大的前提是信号不失真。二、放大电路的组成原则1.放大电路的核心元件是有源器件，即晶体管或场效应管。2.正确的直流电源电压数值、极性与其它电路参数应保证晶体管工作在放大区，场效应管工作在恒流区，即建立起合适的静态工作点。保证电路中的信号不失真。三、放大器的主要性能指标：1.放大倍数 A2.输入电阻 iR3.输出电阻 04.最大不失真输出电压 OMU5.下限截止频率 ，上限截止频率 及同频带LfHfWB6.最大输出功率 和效率 。mP0四、放大电路的分析方法分析放大电路的方法有两种，即图解法和微变等效电路法。图解法用于确定静态工作点和分析打信号工作的动态情况，微变等效电路法

13、只适用于分析、计算低频小信号工作时电路的动态指标。分析电路应遵循“先静态，后动态”的原则，只有静态工作点合适，分析动态才有意义。五、晶体管和场效应管基本放大电路1.晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种组态。共射放大电路即有电流放大作用，又有电压放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，适应于一般放大。共集放大电路之放大电流不放大电压，因输入电阻高而行作为多级放大第一章 半导体器件特性- 8 -器的输入端因疏忽电阻低而常作为多级放大器的输出级。又因电压放大倍数约等于1 而用作信号的跟随。共基电路之放大电压而不放大电流输入电阻小，高频特性好适应于宽频带放大电路。2.场效应管放大电路的共源

14、接法，共漏接法与晶体管放大电路的共射、共集接法相对应，但比晶体管电路输入阻抗高，噪声系数低，典雅放大倍数小适应于低电压放大电路的输入级。六、阻容耦合放大电路在中频段的放大倍数最大且为定值，当信号频率太高或太低时，放大倍数都要降低。七、多级放大器的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。直接耦合便于集成，既可放大交流又可放大直流信号，但必须解决好零点漂移问题。阻容耦合能克服零点漂移的问题，但低频响应差，不便于集成。变压器耦合有阻抗变换作用，但低频响应差，且体大笨重，只用于特殊场合。八、多级放大器的放大倍数为各级放大器放大倍数的乘积，通频带窄于单级放大器，级数越多，频带越窄。学完本章应达到下列要

15、求：1.掌握以下基本概念和定义：放大、静态工作点、非线性失真、直流通路和交流通路、交、直流负载线、放大倍数，输出动态范围等。2.掌握各种形式的基本放大电路的工作原理及特点，能根据要求选择电路的类型。3.掌握放大电路的分析方法，能计算静态和动态的各种。2.2 习题与思考题详解2-1 图示各电路中的电容对信号可视短路，试定性分析各电路能否正常放大，为什么？答：（a）只要 取值适当使发射结正偏，集电结反偏，就可以放大信号。BRC（b）只要 取值适当使发射结正偏，集电结反偏，就可以放大信号高等学校电子类辅导教材 电子线路学习指导书- 9 -（c） 使集电结反偏， 不能正常放大。CV（d） ， ,故不能正常放大。0GSUDS2-2 分别画出图示各电路的直流通路和交流通路。解：（a）直流通路 交流通路（b）直流通路 交流通路2-3 电路及晶体管特性如图示（1）作负载线，找出静态工作点 Q和放大器的动态范围。若要获得尽可