常用半导体器件习题解答

第一章 常用半导体器件自 测 题一、判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果填入空内。（1）在N型半导体中掺入足够量的三价元素，可将其改为P型半导体。（ ） （2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ）（3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ）（4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。（ ）（5）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，才能保证其RGS大的特点。（ ） （6）若耗尽型N沟道MOS管的UGS大于零，则其输入电阻会明显变小。（ ）解：（1） （2） （3） （4） （5） （6） 二、选择正确答案填入空内。 （1）PN结加正向电压时，空间电荷区将 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 （2）设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程是 。 A. ISeU B. C. （3）稳压管的稳压区是其工作在 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 （4）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （5）UGS0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 解：（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C 三、写出图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD0.7V。 解：UO11.3V，UO20，UO31.3V，UO42V，UO51.3V，UO62V。四、已知稳压管的稳压值UZ6V，稳定电流的最小值IZmin5mA。求图所示电路中UO1和UO2各为多少伏。 解：UO16V，UO25V。五、某晶体管的输出特性曲线如图所示，其集电极最大耗散功率PCM200mW，试画出它的过损耗区。解：根据PCM200mW可得：UCE40V时IC5mA，UCE30V时IC6.67mA，UCE20V时IC10mA，UCE10V时IC20mA，将各点连接成曲线，即为临界过损耗线，如解图T1.5所示。临界过损耗线的左边为过损耗区。 六、电路如图T1.6所示，VCC15V，100，UBE0.7V。试问： （1）Rb50k时，uO？ （2）若T临界饱和，则Rb？ 解：（1）Rb50k时，基极电流、集电极电流和管压降分别为 A 所以输出电压UOUCE2V。（2）设临界饱和时UCESUBE0.7V，所以 七测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表T1.7所示，它们的开启电压也在表中。试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电阻区），并填入表内。 表T1.7管 号UGS（th）/VUS/VUG/VUD/V工作状态T14513T243310T34605解：因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。根据表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态，如解表T1.7所示。解表T1.7管 号UGS（th）/VUS/VUG/VUD/V工作状态T14513恒流区T243310截止区T34605可变电阻区 习 题 1.1 选择合适答案填入空内。 （1）在本征半导体中加入 元素可形成N型半导体，加入 元素可形成P型半导体。 A. 五价 B. 四价 C. 三价（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 。A. 增大 B. 不变 C. 减小 （3）工作在放大区的某三极管，如果当IB从12A增大到22A时，IC从1mA变为2mA，那么它的约为 。 A. 83 B. 91 C. 100 （4）当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时，它的低频跨导gm将 。 A.增大 B.不变 C.减小 解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A 1.2 能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？ 解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。 1.3 电路如图所示，已知ui10sint(v)，试画出ui与uO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。 解：ui和uo的波形如解图所示。 1.4 电路如图所示，已知ui5sint (V)，二极管导通电压UD0.7V。试画出ui与uO的波形，并标出幅值。 解：波形如解上图所示。 1.5 电路如图5（a）所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图（b）所示，二极管导通电压UD0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。 解：uO的波形如解图P1.5所示。 1.6 电路如图所示，二极管导通电压UD0.7V，常温下UT26mV，电容C对交流信号可视为短路；ui为正弦波，有效值为10mV。 试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？ 解：二极管的直流电流 ID（VUD）/R2.6mA其动态电阻 rDUT/ID10故动态电流有效值 IdUi/rD1mA 1.7 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？ 解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。 （2）两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。 1.8 已知稳压管的稳定电压UZ6V，稳定电流的最小值IZmin5mA，最大功耗PZM150mW。试求图所示电路中电阻R的取值范围。 解：稳压管的最大稳定电流 IZMPZM/UZ25mA电阻R的电流为IZMIZmin，所以其取值范围为 1.9 已知图所示电路中稳压管的稳定电压UZ6V，最小稳定电流IZmin5mA，最大稳定电流IZmax25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值； （2）若UI35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？解：（1）当UI10V时，若UOUZ6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 当UI15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin，所以UOUZ6V 同理，当UI35V时，UOUZ6V。 （2）29mAIZM25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 在图所示电路中，发光二极管导通电压UD1.5V，正向电流在515mA时才能正常工作。试问： （1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？ （2）R的取值范围是多少？ 解：（1）S闭合。（2）R的范围为1.11 电路如图（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压UZ3V，R的取值合适，uI的波形如图（c）所示。试分别画出uO1和uO2的波形。 解：波形如解图所示 1.12 在温度20时某晶体管的ICBO2A，试问温度是60时ICBO？ 解：60时ICBO32A。 1.13 有两只晶体管，一只的200，ICEO200A；另一只的100，ICEO10A，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？ 解：选用100、ICBO10A的管子，因其适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。 1.14已知两只晶体管的电流放大系数分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。 解：答案如解图所示。 1.15测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。 解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如解表P1.15所示。解表P1.15管号T1T2T3T4T5T6上ecebcb中bbbeee下ceccbc管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN材料SiSiSiGeGeGe 1.16 电路如图所示，晶体管导通时UBE0.7V，=50。试分析VBB为0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。 解：（1）当VBB0时，T截止，uO12V。 （2）当VBB1V时，因为 A 所以T处于放大状态。 （3）当VBB3V时，因为 A所以T处于饱和状态。 1.17 电路如图所示，试问大于多少时晶体管饱和？ 解：取UCESUBE，若管子饱和，则 所以，时，管子饱和。1.18 电路如图所示，晶体管的50，|UBE|0.2V，饱和管压降|UCES|0.1V；稳压管的稳定电压UZ5V，正向导通电压UD0.5V。试问：当uI0V时uO？当uI5V时uO？ 解：当uI0时，晶体管截止，稳压管击穿，uOUZ5V。 当uI5V时，晶体管饱和，uO0.1V。因为 1.19 分别判断图所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。 解：（a）可能 （b）可能 （c）不能（d）不能，T的发射结会因电流过大而损坏。 （e）可能 1.20 已知某结型场效应管的IDSS2mA，UGS（off）4V，试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线，并近似画出予夹断轨迹。 解：根据方程 逐点求出确定的uGS下的iD，可近似画出转移特性和输出特性；在输出特性中，将各条曲线上uGDUGS（off）的点连接起来，便为予夹断线；如解图所示。 1.21 已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极、的电位分别为4V、8V、12V，管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS管、增强型、耗尽型），并说明 、与G、S、D的对应关系。 解：管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极、与G、S、D的对应关系如解图所示。 1.22 已知场效应管的输出特性曲线如图所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。 解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线如解图（a）所示，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及UGS值，建立iDf（uGS）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图（b）所示。1.23 电路如图所示，T的输出特性如图所示，分析当uI4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。解：根据图所示T的输出特性可知，其开启电压为5V，根据图所示电路可知所以uGSuI。当uI4V时，uGS小于开启电压，故T截止。当uI8V时，设T工作在恒流区，根据 输出特性可知iD0.6mA，管压降uDSVDDiDRd10V因此，uGDuGSuDS2V，小于开启电压，说明假设成立，即T工作在恒流区。当uI12V时，由于VDD 12V，必然使T工作在可变电阻区 1.24 分别判断图所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。 解：（a）可能 （b）不能 （c）不能 （d）可能