1、第一章 半导体器件 1-1 当 T=300K 时，锗和硅二极管的反向饱和电流 IS 分别为 1 A 和 0.5pA 。如将此两个二极管串联起来，有 1A 的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？ 解： 二极管正偏时 ， TDUUSeII ， STD IIlnUU 对于硅 管 ： mV6.179A1mA1lnmV26U D 对于锗 管： mV8.556pA5.0 mA1lnmV26U D 1-2 室温 27C 时，某硅二极管的反向饱和电流 IS=0.1pA。 （ 1）当二极管正偏压为 0.65V 时，二极管的正向电流为多少？ （ 2）当温度升至 67C 或降至 10C 时，分别计算二极管的反向
2、饱和电流。此时，如保持（ 1）中的正向电流不变，则二极管的正偏压应为多少？ 解： （ 1） mA2.7e101.0eII mA26 mA65012UUS TD （ 2） 当温度 每 上升 10 时 ， SI 增加 1 倍，则 pA107.72101.02)27(I)10(IpA6.12101.02)27(I)67(I37.312102710SS412102767SS T=300k(即 27 )， 3 0 026qKmA263 0 0qKqKT)27(U T即则 67时， mA7.716pA107.7mA2.7ln8.22U,C10mA7.655pA6.1mA2.7ln5.29U,C67mV8.
3、2226330026)10(UmV5.2934030026)67(U3DDTT时时1-3 二极管电路如图 P1-3（ a）所示，二极管伏安特性如图 P1-3（ b）所示。已知电源电压为 6V，二极管压降为 0.7 伏。试求： （ 1）流过二极管的直流电流； （ 2）二极管的直流电阻 DR 和交流电阻 Dr 。 解： （ 1） mA53100 V7.06ID （ 2） 49.0mA53 mA26ImA26r2.13mA53 V7.0RDDD 1-4 当 T=300K 时，硅二极管的正向电压为 0.7V，正向电流为 1mA，试计算正向电压加至 0.8V时正向电流为多少？ 解： mA26mA800S
4、mA26mA700SUUSeIIeI1 m AeII TD则 mA35.1eITU100 1-5 双极型晶体管可以等效为二只背靠背的二极管，如图 P1-5 所 示。反之二只背靠背连接的二极管可等效为一个三极管吗？ 解： 不能。因为它们不可能同时满足如下条件，即：发射区掺杂浓；集电结面积大；基区薄。放大时发 射结正偏，集电结反偏，用二极管等效集电结 反偏 时 不可能有电流，而晶体管二个结因具有上述特点载流子可输出到集电极去。 1-6 已知晶体管工作在线性放大区，并测得各极电压如图 P1-6 所示。试画出晶体管的电路符号ID UD 0.7 53mA 图 P1-3 6V R 100 D ID (a)
5、 (b) 图 P1-5 NPN PNP b b b b c c c c e e e e 并注明是硅管还是锗管。 解： Ge Si 1-7 已测得晶体三极管各极对地电位如图 P1-7 所示。判断它们处于何种工作状态（饱和，放大，截止或损坏）。 解： 放大 截止 损坏 临界饱和 UBE=UCE 1-8 共射电路如图 P1-8 所示。已知晶体管参数为 =50， ICBO=0， EB=5.6V， RB=100K， EC=12V，UBE(on)=0.6V。 （ 1）如果 RC=2K，试求 ICQ、 UCEQ，并说明电路的工作状态； （ 2）如果 RC=5.1K 重复（ 1）； （ 3）如晶体管工作在放大
6、状态，调节 RB 使 ICQ=2mA。如 bbr 50 ，画出晶体管的低频混合 型等效电路，并标出元件值。 解： （ 1） V7RIEUmA5.2IIA50RUEICCCC E QBQCQB)on(BEBBQ放大状态 -2.3V 图 P1-6 -7V -2V 8V 3.7V 3V (a) (b) 图 P1-7 -8.2V (a) -12V -8V 2V 8V 2.3V 3V 8V 1V 8.2V 8.2V 8V 2V 2V R1 R2 3AD6 3DG6 3CG2 3BX1 (b) (c) (d) 图 P1-8 EC EB RB RC -2.3V -7V -2V 3.7V 8V 3V （ 2）
7、 V75.0K1.5mA5.2V12U C E Q 饱和状态 （ 3） ms9.76I5.38gK7.0ImA26)1(rrK125IUERA40IImA2ICQmCQbbbeBQ)on(BEBBCQBQCQ1-9 某晶体管的输出特性如图 P1-9（ a）所示。将在 01mA 之间的特性放大后如图 P1-9（ b）所示。 （ 1）计算该晶体管的 和 PCM。 （ 2） 当 UCE 分别为 5V和 10V时， IC 分别允许为多大。 （ 3）确定该晶体管的 U(BR)CEO 和 U(BR)CBO 的值。 解： （ 1） mW40V20mA2UIP100A10 mA1IICECMCMBC （ 2）
8、 mA4IV10U mA8IV5U CMCE CMCE 时，时，（ 3） V40U V25U CBO)BR( CEO)BR( 图 P1-9 (a) 4 3 2 5 10 15 6 1 20 5 0 UCE /V IC / mA -ICBO 1.5 0 UCE /V IC / mA 10 20 30 40 0.5 1 10 A ICEO (b) RB RC Ib rbe 1-10 已知三个场效应管的转移特性曲线或输出特性曲线分别如图 P1-10 所示，试判别其类型，并说明 UDS=|10V|的饱和电流。 解： （ a） N 沟耗尽型 MOSFET， mA2IDSS ， V3U offGS （ b
9、） P 沟 JFET， mA3IDSS ， V3U offGS （ c） N 沟增强型 MOSFET， DSI 无意义， V5.1UT 1-11 已知各 FET 的各极电压值如图 P1-11 所示，设各管的 UP =2V，试分别 说 明它们的工作状态（可变电阻区，饱和区，截 止 区或不能正常工作）。 解： （ a） 是增强型 NMOS， TGSDSTGS UUV1U,V2UV3U ，所以工作于临界饱和状态。 （ b）是耗尽型 NMOS， V5UV7)V2(V5UU,V2UV5U DSPGSPGS ，所以工作于可变电阻区 。 （ c） 是增强型 PMOS， V5UV3UU,V2UV5U DSPG
10、SPGS ，所以工作于恒 流区。 （ d）是 N 沟 JFET， V2UV3U PGS ，所以工作于截止区。 G G G G D D D D S S S S 5V 5V 3V -5V 0V 2V 0V 0V -3V (a) (d) (c) (b) 图 P1-11 2 4 3 1 图 P1-10 (a) UGS /V 1 -2 ID / mA -3 -1 UDS=10V 2 0 (b) 2 1 1 ID / mA UGS /V -1 -2 3 -3 4.5V 2 5 UDS /V ID / mA 10 15 4 6 8 UGS=2V 3V 3.5V 4V (c) 2.5V 1-12 场效应管电路
11、如图 P1-12所示，已知 ED=12V， EG= -5V ， R1=300K， R2=200K， RD=10K，JFET 的 IDSS=2mA， UP= -3V。 （ 1）试求此时的 UGS和 ID 的值； （ 2）求此时 UDS和 gm； （ 3）画出 FET 的小信号交流等效图。 解： （ 1） mA2.0)UU1(IIV2URR RU 2PGSD S SDG21 1GS ，（ 2） ms04.0)UU1(UI2g,V10RIEU PGSPD S SmDDDDS ED RD R2 R1 EG 图 P1-12 RB1 RD gmUgs RB2 第二章 基本电路 2-1 电路如图 P2-1
12、所示，二极管参数 UDQ=0.6V， E=5V， R=5K， ui=0.1sint（ V），分析该电路，分别求出直流输出电压及交流输出电压 。 解： 直流输出电压： V4.4RIU,mA88.0K5 V6.0V5RUEIDQODQDQ 交流输出电压： )V(tsin1.0U O 2-2 削波 /限幅电路如图 P2-2 所示，是一个并联削波电路，设二极管均工作于理想开关状态，画出输出电压 uo 的波形图。为简单起见，假定 UD=0， rD=0，即两个二极管工作于理想开关状态。 解： V2UDDV2U o21i 截止，导通，时当 V4UDDV4U o21i 导通，截止，时当 io21i UUDDV
13、2UV4 截止，截止，时当 2-3 二极管的整流应用如图 P2-3（ a）、（ b）所示，分别为全波和桥式整流器，假定输入电压是交流 220V， 50HZ，要求输出峰值电压 Uo=9V，二极管的死区电压 UD=0.7V。 （ 1）比较两种电路变压器初、次级的匝数比以及对二极管的反向击穿电压的要求； （ 2）分别画出这两种整流电路的输出波形。 图 P2-1 ui uo iD uI E R D + _ + - 图 P2-3 (a) 电路图 R D1 D2 ui + - us + - us + - N1 N2 N2 uo + - R + - D1 D2 D3 D4 ui + - uo (b) 电路图
14、 图 P2-2 uo ui=6Sin t(V) R1=10K + _ R2=10K E1=2V D1 D2 E2=4V + _ + - + - ui uo t t -4V 2V 6V -6V 解： （ a） 若要求输出峰值电压 Uo=9V 时，则 V7.97.09UUU D( m a x )O( m a x )S 相应的有效值为： V86.627.9U S 1.3286.6220NN21 ， 反向峰值电压 PIV 为 V7.18UU2UP I V Dm a xSm a xR （ b） V4.107.07.09U ( m a x )S 相应的有效值为： V35.724.10U S 3035.72
15、20NN21 反向峰值电压 PIV 为 V7.9UUUP I V Dm a xSm a xR 2-4 设二极管工作于理想开关状态，试判别图 P2-4 所示各电路中各二极管的状态（导通或截止），并予以说明。 图 P2-4 R3 25K R1 18K R5 140K R6 10K R4 5K R2 2K D 15V + - Uo + - 10V (f) R3 25K R1 18K R5 140K R6 10K R4 5K R2 2K D 15V + - Uo - + 10V (e) 6V 0V (g) D1 D2 Uo D3 D4 8V 12V -12V 6K 6K D1 D2 12V 3K 6K
16、 -24V (a) 12 5V (b) R1 1K R2 1K D1 D2 R3 9K Uo D1 R1 10K D2 R2 2K Uo 4V (c) 8V 10V (d) + - D1 D2 4K Uo 12V9V+ - + - + - + + - - ui uo (a) 波形 ui uo (b) 波形 解： （ a） D1 导通， D2 截止， Uo=0V （ b） D1 导通， D2 截止， Uo=10.8 （ c） D1 导通， D2 截止， Uo=10V （ d） D1 导通， D2 截止， Uo=0V （ e） D 截止， Uo=1V （ f） D 截止， Uo=1V （ g） D
17、1 截止， D2 导通， D3 截止， D4 导通， Uo=8V 2-5 稳压管电路如图 P2-5 所示。设稳压管 UZ1 和 UZ2 的稳定电压分别为 8V和 10V，正向导通电压为 0.7V， Ui 为 20V。试求各电路的输出电压 Uo 的值。 解： （ a） Uo=8V， （ b） Uo=18V， （ c） Uo=10.7V， （ d）1Z21 LO URR RU ， （ e） Uo=10.7V， （ f） Uo=8V。 2-6 稳压管电路如图 P2-6 所示。 （ 1）图 P2-6（ a）中， UZ =6V， R=0.1K， Ui =10V，试分别求 RL 为 0.2K 和 0.05
18、K 时的输出电压Uo 和稳压管电流 IZ的值； （ 2）图 P2-6（ a）中，如 Ui =15V， UZ =12V，稳压管正常工作时允许 的最大电流为 20mA，最小电流为 5mA，试求最小限流电阻 R 和最小负载电阻 RL 的值； （ 3）电路改为 图 P2-6（ b）所示， Ui=22V， UZ1=10V， UZ2=8V， UZ1 和 UZ2 的 IZmin 均为 5mA，求输出电压 Uo 的值。 解： （ 1） 时K2.0RV6U LO 图 P2-5 + - Uo (a) + - Ui UZ1 R RL UZ2 + - Uo (b) + - Ui UZ1 R RL UZ2 + - Uo
19、 (c) + - Ui UZ1 R UZ2 + - Uo (d) + - Ui UZ1 R1 RL UZ2 R2 + - Uo (e) + - Ui UZ1 R RL UZ2 + - Uo (f) + - Ui UZ2 R1 RL UZ1 R2 图 P2-6 R1 7K RL 1K + - Uo (b) + - Ui UZ1 UZ2 R2 1K R + - Uo (a) + - Ui RL UZ mA10IIImA30RUImA40RUUILZLZLZi0IV76.4RRR UU,ImA120I,V6UK05.0RZLLiOLOL起稳压作用不可能，此时稳压管未则时，若（ 2） 150mA20
20、V3I UUR m a xZ Zim i nm inZm a xLZim a xZm inLZiIIR UUIIR UU 800mA15 UR0IR Zm i nLm i nLL ，则设 （ 3） 两个稳压管均未起到稳压作用，所以 V44.2URRR RU iL21 LO 2-7 稳压管电路的设计。用一个稳压二极管设计一个稳压电路，用于轿车上的收音机，电源取自轿车电瓶，其电压会在 11V13.6V 之间变动。收音机要求的供电电压为 LU 9V ，电流 LI 在 0（关） 100mA（最响）之间变化。电路图如图 P2-7 所示，工程上一般取 IZ(min)=0.1 IZ(max)，分析限流电阻
21、R 的取值，以及如何选稳压管。 解： m a xZm a xZI1.0mA1 0 0R 911I0R 96.13 所以 R 15.4 W7.2V9mA3 0 0UIP mA3 0 0I Zm axZZ m axZ 所以，选取 Pz 大于 2.7W 的稳压管 。 电阻上最大功耗为 W4.13.15 )96.13(R )UU(P 22Zm a xim a xR 所以选取大于 2W 的电阻。 2-8 电路如图 P2-8 所示，设 ui 是正弦信号，晶体管工作在放大区，各电容对信号视作短路 （ 1）试画出与 iu 相对应的 CECBBE uiiu ， 的波形； （ 2）将图中晶体管改为 PNP 管， EC 改成负电源，重复（ 1）。 VZ 图 P2-7 收音机 + - Ui 11V13.6V UZ=9V Ii R IZ IL RB RC CB CC + - ui + - uo +EC 图 P2-8
