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模拟电子技术基础,课后习题答案 篇一:模拟电子技术基础,课后习题答案 模拟电子技术基础 第一章 1.1 电路如题图1.1所示,已知ui5sintV,二极管导通电压降UD0.7V。试画出 ui和uo的波形,并标出幅值。 解:通过分析可知: (1) 当ui3.7V时,uo3.7V (2) 当3.7Vui3.7V时,uoui (3) 当ui3.7V时,uo3.7V 总结分析,画出部分波形图如下所示: 1.2 二极管电路如题图1.2所示。(1)判断图中的二极管是导通还是截止?(2)分别用理想模型和横压降模型计算AO两端的电压UAO。 解:对于(a)来说,二极管是导通的。 采用理想模型来说,UAO6V 采用恒压降模型来说,UAO6.7V 对于(c)来说,二极管D1是导通的,二极管D2是截止的。 采用理想模型来说,UAO0 采用恒压降模型来说,UAO0.7V 1.3 判断题图1.3电路中的二极管D是导通还是截止?用二极管的理想模型计算流过二极管的电流ID 解:(b)先将二极管断开,由KVL定律,二极管左右两端电压可求出: 25 151.5V 18225510 U右151V 14010U左10 故此二极管截止,流过的电流值为ID0 (c)先将二极管断开,由KVL定律,二极管左右两端电压可求出: 52 2.5V,U左2.5200.5V 25518210 U右151V 14010U左115 由于U右U左0.5V,故二极管导通。 运用戴维宁定理,电路可简化为 ID 0.5 32.7A 15.3 1.6 测得放大电路中六只晶体管的电位如题图1.6所示,在图中标出三个电极,并说明它们是硅管还是锗管。 解: T1: 硅管,PNP,11.3V对应b, 12V对应e, 0V对应c T2: 硅管,NPN,3.7V对应b, 3V对应e, 12V对应c T3: 硅管,NPN,12.7V对应b, 12V对应e,15V对应c T4: 锗管,PNP,12V对应b, 12.2V对应e, 0V对应c T5: 锗管,PNP,14.8V对应b, 15V对应e, 12V对应c T6: 锗管,NPN,12V对应b, 11.8V对应e, 15V对应c 模拟电子技术基础 第二章 2.2 当负载电阻RL1k时,电压放大电路输出电压比负载开路(RL)时输出电压减少20%,求该放大电路的输出电阻ro。 解:由题意知: UOC RL0.8UOC roRL 解得ro0.25k 2.5 电路如题图2.2所示,设BJT的UBE0.6V,ICEO、ICES可忽略不计,试分析当开关 S分别接通A、B、C三位置时,BJT各工作在其输出特性曲线的哪个区域,并求出相应的集电极电流IC。 解:ICS12/43mA,IBS3/800.0375mA (1) 开关打在A上:IB 120.6 0.285mAIBS,故三极管工作在饱和区。 40 ICICS3mA (2) 开关打在B上:IB 120.6 0.0228mAIBS,故三极管工作在放大区。 500 ICIB1.8mA (3) 开关打在C上:发射结和集电结均反偏,故三极管工作在截止区。 IC=0 2.9 题图2.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线,试求: (1)电源电压VCC,静态电流IB、IC和管压降VCE的值; (2)电阻Rb、Rc的值; (3)输出电压的最大不失真幅值; (4)要使该电路不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少? 解:(1)由输出特性图中可以读到: IB20uA,IC1mA,UCE3V, VCC6V。 (2) Rb VCCVUCE 300k,RCCC3k IBIC (3) UOMmin(UCEUCEQ,UCEQUCES)min(4.53,30.8)1.5V (4)要使电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值取20uA 2_11、单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数50。(1)估算Q点; (2)画出简化 H参数小信号等效电路;(3)估算 BJT的朝人电阻 rbe;(4)如 VVO输出端接入 4 k的电阻负载,计算AV及AVSO。 iS 解(1)估算Q点 IB VCC 40A ICIB2mA Rb VCEVCCICRC4V (2)简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。 (3)求rbe rbc200(1) 26mV26mV 200(150)863 IE2mA V(RC|RL)R0L(4)A116 VrberbeVi VVVRiRb|rbe00 AVSiAA73 VVRiRsRsRb|rbeVsViVs 2-14.电路如图所示,设耦合电容和旁路电容的容量均足够大,对交流信号可视为短路. (1)求Au=Uo/Ui,ri,ro (2)求Au=Uo/Us (3)如将电阻Rb2逐渐减小,将会出现什么性质的非线形失真画出波形图. (2) us (3) Rb2减小将会产生饱和失真 2.15 电路如题图2.11所示。 (1)画出放大电路的微变等效电路; UCC UBRb1 Rb1Rb2 UBUBE IE1.2mA Re1Re2 (2) 写出电压放大倍数Au1(3)求输入电阻ri; (4)画出当RcRe时的输出电压uo1、uo2的波形(输入ui为正弦波,时间关系对齐) 解:(1) 26 rberbb12.5k IE Rc Au38 rbe1Re1 riRb1/Rb2/rbe1Re1 roRc6.8k ri AAu34.5 riRs Uo1Ui . . Au2 Uo2Ui . . 的表达式; 篇二:吴友宇主编模拟电子技术基础课后习题答案 第三部分 习题与解答 习题1 客观检测题 一、填空题 1、在杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于掺入的,而少数载流子的浓度则与 温度 有很大关系。 2、当PN结外加正向电压时,扩散电流电压时,扩散电流 小于 漂移电流,耗尽层 变宽 。 3、在N型半导体中,电子为多数载流子,为少数载流子。 二判断题 1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子,N型半导体中含有大量电子载流子,所以P型半导体带正电,N型半导体带负电。( ) 2、在N型半导体中,掺入高浓度三价元素杂质,可以改为P型半导体。( ) 3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的,即杂质浓度大,扩散电流大;杂质浓度小,扩散电流小。( ) 4、本征激发过程中,当激发与复合处于动态平衡时,两种作用相互抵消,激发与复合停止。( ) 5、PN结在无光照无外加电压时,结电流为零。( ) 6、温度升高时,PN结的反向饱和电流将减小。( ) 7、PN结加正向电压时,空间电荷区将变宽。( ) 三简答题 1、PN结的伏安特性有何特点? V 答:根据统计物理理论分析,PN结的伏安特性可用式IDIs(eVT1)表示。 式中,ID为流过PN结的电流;Is为PN结的反向饱和电流,是一个与环境温度和材料等有关的参数,单位与I的单位一致;V为外加电压; VT=kT/q,为温度的电压当量(其单位与V的单位一致),其中玻尔兹曼常数k1.381023J/K,电子电量 q1.602177311019C(库伦),则VTT(V),在常温(T=300K)下,115.294 V VTVT=25.875mV=26mV。当外加正向电压,即V为正值,且V比VT大几倍时,e 是IIseVVT1,于,这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大,PN结为正向导通状 V VT态.外加反向电压,即V为负值,且|V|比VT大几倍时,e1,于是IIs,这时PN结 只流过很小的反向饱和电流,且数值上基本不随外加电压而变,PN结呈反向截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示,如图1.1.1所示.从式(1.1.1)伏安特性方程的分析和图 1.1.1特性曲线(实线部分)可见:PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。 图 1.1.1 PN伏安特性 2、什么是PN结的反向击穿?PN结的反向击穿有哪几种类型?各有何特点? 答:“PN”结的反向击穿特性:当加在“PN”结上的反向偏压超过其的击穿电压后,PN结发生击穿。 PN结的击穿主要有两类,齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结,一般反向击穿电压小于4Eg/q(EgPN结量子阱禁带能量,用电子伏特衡量,Eg/q指PN结量子阱外加电压值,单位为伏特)的PN的击穿模式就是齐纳击穿,击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电,使的少子浓度增加,反向电流上升。 雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结,一般反向击穿电压高于6 Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快,动能增大,撞击中型原子时把外层电子撞击出来,继而产生连锁反应,导致少数载流子浓度升高,反向电流剧增。 3、PN结电容是怎样形成的?和普通电容相比有什么区别? PN结电容由势垒电容Cb和扩散电容Cd组成。 势垒电容Cb是由空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子,各具有一定的电量。当外加反向电压变大时,空间电荷区变宽,存储的电荷量增加;当外加反向电压变小时,空间电荷区变窄,存储的电荷量减小,这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随外加电压改变而变化,是一种非线性电容,而普通电容为线性电容。在实际应用中,常用微变电容作为参数,变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。 扩散电容Cd是载流子在扩散过程 中的积累而引起的。PN结加正向电压 时,N区的电子向P区扩散,在P区形 成一定的电子浓度(Np)分布,PN结边缘 处浓度大,离结远的地方浓度小,电子 浓度按指数规律变化。当正向电压增加 时,载流子积累增加了Q;反之,则减 图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累 小,如图1.3.3所示。同理,在N区内 空穴浓度随外加电压变化而变化 的关系与P区电子浓度的变化相同。因此,外加电压增加V时所出现的正负电荷积累变化Q,可用扩散电容Cd来模拟。Cd也是一种非线性的分布电容。 综上可知,势垒电容和扩散电容是同时存在的。 PN结正偏时,扩散电容远大于势垒电容;PN结反偏时,扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比,PN结电容是非线性的分布电容,而普通电容为线性电容。 习题2 客观检测题 一、填空题 1、半导体二极管当正偏时,势垒区漂移电流。 2、 在常温下,硅二极管的门限电压约,导通后在较大电流下的正向压降约 V;锗二极管的门限电压约,导通后在较大电流下的正向压降约V。 3、在常温下,发光二极管的正向导通电压约, 考虑发光二极管的发光亮度和寿命,其工作电流一般控制在 510 mA。 4、利用硅PN结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管,称为 普通(稳压)二极管。请写出这种管子四种主要参数,分别是 最大整流电流 、 反向击穿电压 、 反向电流 和 极间电容。 二、判断题 1、二极管加正向电压时,其正向电流是由( a )。 a. 多数载流子扩散形成 b. 多数载流子漂移形成 c. 少数载流子漂移形成 d. 少数载流子扩散形成 2、PN结反向偏置电压的数值增大,但小于击穿电压,( c )。 a. 其反向电流增大b. 其反向电流减小 c. 其反向电流基本不变 d. 其正向电流增大 3、稳压二极管是利用PN结的( d )。 a. 单向导电性b. 反偏截止特性 c. 电容特性 d. 反向击穿特性 4、二极管的反向饱和电流在20时是5A,温度每升高10,其反向饱和电流增大一倍, 当温度为40时,反向饱和电流值为( c )。 a. 10A b. 15A c. 20A d. 40A 5、变容二极管在电路中使用时,其PN结是( b )。 a. 正向运用b. 反向运用 三、问答题 1、温度对二极管的正向特性影响小,对其反向特性影响大,这是为什么? 答:正向偏置时,正向电流是多子扩散电流,温度对多子浓度几乎没有影响,因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时,反向电流是少子漂移电流,温度升高少数载流子数量将明显增加,反向电流急剧随之增加,因此温度对二极管的反向特性影响大。 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? 答:根据二极管电流的方程式 IISeqV/KT1 将V=1.5V代入方程式可得: I201012e1500/261201012e1500/26 1500lgIlg2012lge14.3426 故I2.181014 A 虽然二极管的内部体电阻、引线电阻及电池内阻都能起限流作用,但过大的电流定会烧 坏二极管或是电池发热失效,因此应另外添加限流电阻。 3、有A、B两个二极管。它们的反向饱和电流分别为5mA和0.2A,在外加相同的正向电压时的电流分别为20mA和8mA,你认为哪一个管的性能较好? 答:B好,因为B的单向导电性好;当反向偏置时,反向饱和电流很小,二极管相当于断路,其反向偏置电阻无穷大。 4、利用硅二极管较陡峭的正向特性,能否实现稳压?若能,则二极管应如何偏置? 答:能实现稳压,二极管应该正向偏置,硅二极管的正偏导通电压为0.7V;因此硅二极管的正向特性,可以实现稳压,其稳压值为0.7V。 5、什么是齐纳击穿?击穿后是否意味着PN结损坏? 答:齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结,其空间电荷区较窄,击穿电压较低(如5V以下),一般反向击穿电压小于4Eg/q(EgPN结量子阱禁带能量,用电子伏特衡量,Eg/q指PN结量子阱外加电压值,单位为伏特)的PN的击穿模式就是齐纳击穿,击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电,使的少子浓度增加,反向电流上升。 发生齐纳击穿需要的电场强度很大,只有在杂质浓度特别大的PN结才能达到。击穿后并不意味着PN结损坏,当加在稳压管上的反向电压降低以后,管子仍然可以恢复原来的状态。但是反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率时,就可能由电击穿变为热击穿,而造成永久性的破坏。电击穿PN结未被损坏,但是热击穿PN结将永久损坏。 主观检测题 2.1.1试用电流方程式计算室温下正向电压为0.26V和反向电压为1V时的二极管电流。(设IS10A ) 解:由公式 IDISqVDe/KT1ISDVeT/V1 由于IS10A, VT=0.026V 正向偏置VD=0.26V时 IDISeVD/VT110e0.26/0.026110e101220264A0.22A 当反向偏置VD1V时 IDIS10A 篇三:模拟电子技术基础(国防工业出版社)课后习题 题1.1 (1)杂质浓度,温度(2)呈电中性,呈电中性(3)等于,大于,变窄,小于,变宽(4)反向击穿(5)增大,增大,减小(6)左移,上移,加宽(7)、发射结,集电结(8)一种载流子参与导电,两种载流子参与导电,压控,流控。 题1.2 二极管电路如图T1.2所示,判断图中二极管是导通还是截止,并确定各电路的输出端电压UO 。设二极管的导通压降为UD=0.7V。 (a) (b) (c)(d) 图 T1.2 解:(a)UO=UAUD=5V0.7V=5.7V (b)UO=UB=UC=5V (c)UO=UA=0.7V (d)UO=UA=9.3V 题1.3 二极管电路如图T1.3 (a) 所示,已知ui10sint(mV) ,E1.2V, 电容C和直流电源E对交流视为短路,二极管的伏安特性曲线如图T1.3(b)所示,R100, 求二极管两端的电压和流过二极管的电流。 解: iDIDid(51.92sint)mA uDUDud(0.70.01sint)V 题1.4 设图T1.4中的二极管D为理想二极管,试通过计算判断它们是否导通?。 iD 8D uD (a) (b) 图 T1.3 (a)(b) 图 T1.4 解:(a) UA10 41 (20)9V 46145 UB2010V,UAUB, 二极管导通; 5525 (b) UA10(15)4V 2185201 UB151V,UAUB, 二极管截止。 114 (a)题1.5 在图T1.5所示电路中,已 知ui=10sint(V),二极管的正向压降和反向电流均可忽略。分别画出它们的输出波形和传输特性曲线uO=f(ui)。 解: (b)图T1.5 uo 5 5 uooo uououo (a) (d) 题1.6 有两只硅稳压管DZ1、DZ2,它们的正向导通电压U D=0.7V,稳压值分 别为UZ1=6V,UZ2=9V。试问: (1) 将它们串联相接时可以得到几种稳压值,各为多少? (2) 将它们并联相接时又可以得到几种稳压值,各为多少? 解:(1)6.7V,9.7V,15V; (2)0.7V,6V。 UI10V,题1.7 已知稳压管DZ的稳压值UZ6V,最小稳定电流IZmin=5mA, 求图T1.7所示电路中UO1和UO2的值。 UO1 O2 图 T1.7 解:(a)假设稳压管DZ能够稳压则:IZIRIRL 假设成立,所以UO1=6V ; (b)若稳压管DZ能够稳压则:IZIRIRL UIUZUZ 5mAIZmin, RRL UIUZUZ1mAIZmin, RRL RL 5V。 RLR 假设不成立,稳压管不导通,所以Uo2UI 题1.8 电路如图T1.8所示,已知E=20V,R1=400,R2=800。稳压管的稳定电压UZ=10V,稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=20mA求流过稳压管的电流IZ=如果R2断开,将会出现什么问题?R2的最大值为多少? 解:假设稳压管能够稳压,则: DZ EUZUZ IZI1I212.5mAIZmin, R1R2 假设成立,且IZIZmax,IZ12.5mA,如果R2断开,稳压管中电流过大将被烧坏;IZI1I2 图T1.8 EUZUZ IZmax ,R2的最大值为2k。 R1R2 题1.9测得放大电路中的两个晶体管的两个电极电流如图T1.9所示。 (1) 另一个电极的电流,并在图中标出实际方向; (2) 判断它们的管型,并标出e、b、c极; (3) 估算它们的值和值。 mAmA (b)(a) 图T1.9 解:图(a):(1)2mA,流入电极,(2)NPN型管,上e左c右b ,(3)=100,=0.99; 图(b):(1)0.3mA,从电极流出,(2)PNP型管,上c左b右e ,(3)=40, =0.975。 题1.10 有两只晶体管,A管的=200,ICEO200A;B管的=50, ICEO=10A,其它参数大致相同,用作放大时最好选用哪只管? 解:B管。(选用BJT时,一般希望极间反向饱和电流尽量小些,以减小温度对BJT性能的影响)。 题1.11 在放大电路中,测得三只晶体管各个电极的电位如下, A管:2V,2.7V,6V B管:2.2V,5.3V,6V C管:4V,1.2V,1.4V 试判断晶体管的类型、材料、电极。 解:A管:NPN型,硅,e,b,c; B管:PNP型,硅,c,b,e; C管:PNP型,锗,c,e,b。 题1.12 用万用表直流电压档测得某电路中三只晶体管各电极的电位如下, A管:UC=18V,UB=12.3V,UE=12V ;B管:UC=+6V,UB=+0.1V, UE=0.2V;C管:UC=+5.3V,UB=+5.3V,UE=+6V。试判断晶体管的工作状态。 解:A管:放大状态,B管:放大状态,C管:临界饱和状态。 题1.13工作在饱和状态的PNP型晶体管,三个电极电位的关系哪一组正确? (1)UEUB,UCUB,UEUC; (2)UEUB,UCUB,UEUC; (3)UBUE,UBUC,UEUC; 解:(1)组正确 题1.14 电路如图T1.14所示,已知晶体管=50,导通时UBE=0.7V,试分析VBB 为0、1V、2V三种情况下晶体管T的工作状态即输出端电压uO的值。 解:VBB=0时,T截止,uO=12V; VBB=1V时,T放大,uO=9V; VBB=2V时,T饱和,uO0.7V。 题1.15 电路如图T1.15所示,晶体管的=50, V |UBE|=0.2V,饱和管压降|UCES|=0.1V;稳压管的稳定电压UZ=5V,正向导通电压UD=0.5V。试问:当uI=0V和uI=5V时uO的值各为多少? 解:ui=0V时uO=UZ=5V; ui=5V时uO=0.1V。 题1.16 某晶体管的极限参数PCM=150mW,ICM=100mA,U(BR)CEO=30V。试问: (1)若它的工作电压UCE=10V,则工作电流IC不得超过多少? 图 T1.14 图 T1.15 (2)若工作电流IC=1mA,则工作电压UCE不得超过多少?解:(1) IC不得超过5mA (2) UCE不得超过30V 题1.17电路如图T1.17(a)所示,场效应管T的输出特性曲线如图(b)所示。 (1)画出T在恒流区的转移特性曲线; (2)分析当uI为4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域? uDS/V 图 T1.17 解:(1) 略 (2) uI=4V时,T工作在夹断区; uI=8V时,T工作在恒流区; uI=12V时,T工作在可变电阻区。
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