思考題與習(xí)題答案

1、思考題與習(xí)題1IT(1)(2)(3)回答以下問(wèn)題：半導(dǎo)體材料具有哪些主要特性分析雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的來(lái)源；P型半導(dǎo)體中空穴的數(shù)量遠(yuǎn)多于自山電子，X型半導(dǎo)體中自山電子的數(shù)量遠(yuǎn)多于空穴，為什么它們對(duì)外卻都呈電中性<4)已知溫度為15°C時(shí)，PX結(jié)的反向飽和電流/s = 10Mc當(dāng)溫度為35°C 時(shí)，該P(yáng)X結(jié)的反向飽和電流人大約為多大(5)試比較二極管在0點(diǎn)處直流電阻和交流電阻的大小。解：(1) 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力會(huì)隨著溫度、光照的變化或摻入雜質(zhì)濃度的多少而 發(fā)生顯著改變，即半導(dǎo)體具有熱敬特性、光敬特性和摻雜特性。(2) 雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是山雜質(zhì)原子提

2、供的，例如型半導(dǎo)體中 一個(gè)朵質(zhì)原子提供一個(gè)自由電子，P型半導(dǎo)體中一個(gè)雜質(zhì)原子提供一個(gè)空穴， 因此多子濃度約等于所摻入的雜質(zhì)濃度；少數(shù)載流子則是由熱激發(fā)產(chǎn)生的。(3) 盡管P型半導(dǎo)體中空穴濃度遠(yuǎn)大于自山電子濃度，但P型半導(dǎo)體本身 不帶電。因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體中，摻雜的雜質(zhì)原子因獲得一個(gè)價(jià)電子而變成帶負(fù) 電的朵質(zhì)離子(但不能移動(dòng))，價(jià)電子離開(kāi)后的空位變成了空穴，兩者的電量 相互抵消，朵質(zhì)半導(dǎo)體從總體上來(lái)說(shuō)仍是電中性的。同理，N型半導(dǎo)體中雖然 自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度，但X型半導(dǎo)體也是電中性的。(4) Iff于溫度每升高109, PN結(jié)的反向飽和電流約增大1倍，因此溫度為35°C時(shí)，反向飽和

3、電流為35-15 = l0x2 = 40/zA(5) 二極管在0點(diǎn)處的直流電阻為交流電阻為% Id式中CZd為二極管兩端的直流電壓，心幾，/d為二極管上流過(guò)的直流電流,UX丿勺溫度的電壓當(dāng)量，常溫下Uy ® 26mV ,可見(jiàn)/j «/?!)o1-2理想二極管組成的電路如題1-2圖所示。試判斷圖中二極管是導(dǎo)通還 是截止，并確定各電路的輸出電壓。解理想二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降為零，截止時(shí)的反向電流為零。本題應(yīng)首 先判斷二極管的工作狀態(tài)，再進(jìn)一步求解輸出電壓。二極管工作狀態(tài)的一般判 斷方法是：斷開(kāi)二極管，求解其端口電壓；若該電壓使二極管正偏，則導(dǎo)通； 若反偏，則截止。當(dāng)電路中有兩只

4、或兩只以上二極管時(shí)，可分別應(yīng)用該方法判 斷每只二極管的工作狀態(tài)。需要注意的是，當(dāng)多只二極管的陽(yáng)極相連(共陽(yáng)極接法)時(shí)，陰極電位最低的管子將優(yōu)先導(dǎo)通；同理，當(dāng)多只二極管的陰極相連 (共陰極接法)時(shí)，陽(yáng)極電位最高的管子將優(yōu)先導(dǎo)通。Dr5knL2knD»r2kn-0+I2V6V*t/o£/ota)r6v9V -1O2kfll2kn-0+<b)D|舊Du,Uo4V6V丄t/oCc)(d)題1-2圖陰極電位為6V,故導(dǎo)通。輸出電壓(a) 斷開(kāi)二極管D,陽(yáng)極電位為12V,Uo = 12V。(b) 斷開(kāi)二極管D、D：, D、D為共陰極接法，其陰極電位均為6V,而D： 的陽(yáng)極電位為9

5、V, D：的陽(yáng)極電位為5V,故D優(yōu)先導(dǎo)通，將D：的陰極電位鉗制 在，D因反向偏置而截止。輸出電壓Uo=7.5V。(C)g D：為共陰極接法，同理可得D；導(dǎo)通，D：截止。輸出電壓Uq=Z 0(d) D、D：為共陽(yáng)極接法，陰極電位低的管子將優(yōu)先導(dǎo)通，故D導(dǎo)通，D； 截止。輸出電壓t/o=-4Vo1-3二極管組成的電路及其相應(yīng)輸入電圧波形如題1-3圖所示。已知P、D?的導(dǎo)通電壓為，試分別畫(huà)出它們的輸出電壓波形，并用Multisim軟件 進(jìn)行仿真驗(yàn)證。"IT 2vT"0hli/V.i3V0TV3VO11*Di7 d遼5D|如o01D；如0Z-5VI n<b)題1-3圖解 Mu

6、ltisim軟件仿真驗(yàn)證略。(a)本題電路中有動(dòng)態(tài)電壓輸入，注意此時(shí)二極管的工作狀態(tài)取決于電路 中直流電源與交流信號(hào)的幅值關(guān)系。波形圖如下：I nO ffll/V3gv2.7O -03(b) D,、a為共陰極接法，陽(yáng)極電位高的管子將優(yōu)先導(dǎo)通，因此只有當(dāng)兩個(gè)輸入電壓均為0V時(shí)，輸出才為一，其他情況下的輸出均為。波形圖如下： ffll/V31-4電路如題1-4圖所示。設(shè)穩(wěn)圧管"和D：的穩(wěn)定電壓分別為5V和 10V,正向壓降均為，試求各電路的輸出電壓。IkfliknDzi25V =-Uo25V匕UoDyj(b)25V匕IknDz:t/o(d)題14圖解圖（a）中兩只穩(wěn)壓管相宙聯(lián)，Dx Dm

7、均工作在反向擊穿狀態(tài)，故"o=5V + 10V = 15V。圖b）中兩只穩(wěn)壓管相宙聯(lián)，Da Dm均為正向?qū)?，?quot;o=07V + 07V = l4V。圖（C）中兩只穩(wěn)壓管相并聯(lián)，九首先被反向擊穿，將輸出電壓鉗位在“o=5V,于是D器反向截止。圖（d）中兩只穩(wěn)壓管相并聯(lián)，九正向?qū)?，Dm反向截止，故ho=07Vo1-5有兩個(gè)三極管，一個(gè)管子的0 = 150, /cEo = 200iA ；另一個(gè)管子的 0 = 50,心。=10吩，其它參數(shù)相同。試問(wèn)當(dāng)用作放大時(shí)，應(yīng)選擇哪個(gè)管子更 為合適解應(yīng)選第二只。因?yàn)殡m然第二只的0較小，但它的/bo比第一只小得多，而/co對(duì)溫度非常敏感，會(huì)隨

8、著溫度的增加而迅速增加，從而對(duì)放大電路的性能產(chǎn)生較大影響。1-6 S知三極管的兩個(gè)電極上的電流如題6圖中所標(biāo)注。試標(biāo)注列一電 極上電流的大小和方向，并在圓圈中畫(huà)出三極管的電路符號(hào)。若管子均工作于 放大狀態(tài)，試分別求出它們的電流放大系數(shù)0。OImA <320“ Xy30gAof l64mA <340nA、/o(b)題1-6圖解山于兩個(gè)電極上的電流數(shù)值相差很大，顯然其中的小電流為基極電流，大 電流為集電極電流或發(fā)射極電流。圖（8）中20?A的小電流（基極電流）流入管子， 型管，而1mA電流仍為流入，可判定為集電極電流。圖（b）中40?A的小電流（基極電流）流入管子，管，而電流流入，可判

9、定為發(fā)射極電流。圖（C）中3（）?A的小電流（基極電流）流出管子，管，而仍為流出，可判定為集電極電流。電路符號(hào)和電流標(biāo)注如下圖所示：OI ImA因此可判定該管為NPN可判定該管為NPN型可判定該管為PNP型I 1.02mA4 I40pA Jx11.64mA11.6inA o(a>(b(a)的電流放大系數(shù)的電流放大系數(shù)（C）的電流放大系數(shù)'I L53mAI L5inA o<c)上=理_50嚴(yán) Zb 30/zA1-7測(cè)得放大狀態(tài)下三極管各個(gè)電極的對(duì)地靜態(tài)電位如題1 -7圖所示，試 判斷各三極管的類型（NPN型、PXP型、硅管、錯(cuò)管），并注明電極e、b、c的 位置。-5V -I

10、V -13 V(C)2V 2.7V 5V(a)2V 4.3V 5V(b)題1-7圖解若該集電極的電位最高，說(shuō)明為XPX型管：電位最低，為根據(jù)題意，圖中的三極管均處于放大狀態(tài)。由于此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié) 反偏，故對(duì)于XPX型管，三個(gè)電極電位的關(guān)系是PNP型管則是> 厶；>保。可見(jiàn)，兩種管型均為基極電位居中；確定基極后，若有一個(gè)電極和基極 之間的電位差值約為或，則該極為發(fā)射極，且詢者為硅管，后者為錯(cuò)管；剩下 的電極為集電極， PNP型管。硅管，左起e、b、c；硅管，左起c、b、e；錯(cuò)管，左起c、e. bo(a) XPX 型，(b) PNP 型，(C)PNP 型，1-8試判斷題1 -8圖

11、電路中的三極管能否工作在放大區(qū)，并求出三極管的 集電極電流值。設(shè)t/BE=07V, t/a：<sao=0.3V, 0 = 50。lOOkQ I? +I2VJl/tc J 2knlokfiy?B2iokn1CZI*Jh + I5V/rRe lOOQ(a)題1-8圖解XPX型工作區(qū)域的判斷方法：首先判斷管子是否導(dǎo)通，當(dāng)u盹大于時(shí)， 管子導(dǎo)通；當(dāng)Ube小于4«時(shí)，管子截止。若管子導(dǎo)通，再進(jìn)一步判斷其究竟工 作在放大區(qū)還是飽和區(qū)，此時(shí)有兩種方法可供選擇：一是根據(jù)UcE和t/pE的大小 進(jìn)行判斷。當(dāng)(/.AUQ時(shí)，管子工作在放大區(qū)；當(dāng)(C/c<Ub)時(shí)，管子工作在飽和區(qū)。二是根據(jù)/

12、b和人S的大小進(jìn)行判斷。若 /rV/bs，管子工作在放大區(qū)；若/b>/bs»管子工作在飽和區(qū)。這里采用第二 種方法進(jìn)行判斷。圖(G電路中，三極管導(dǎo)通，根據(jù)KVL可求得實(shí)際的基極電流為/ = Ucc-Ube = _12-07 超 0.1 OSniAB Rb +(1 + 0)Re 100 + 51x0.1而臨界飽和基極電流為J Ug U120.7/ 彩一LL竺=ft? 0.108niA0(Rc + RQ 50x(2 + 04)Tb"bs，說(shuō)明三極管處于臨界飽和(臨界放大)狀態(tài)，集電極電流為Iq =0/b 5OxO,1O8 = 5,4iiiA圖(b)電路中，三極管導(dǎo)通，假設(shè)

13、三極管工作在放大區(qū)，則1嚴(yán)險(xiǎn),故/r = /b+/c =(1+ B據(jù)KVL有15 = /?c/r +/?b/b +Ube = &（1+0）/b +Rb/b +"be / =15 - Ube_ 15 - 0.7君 002mA = 20uA+(!+/?) R(、 210 + 51x10s而臨界飽和基極電流為/bs = 15_%s = 1577 X0028mA = 28tA (1 + 0) &51x10./b < /bs »假設(shè)成立，三極管工作在放大區(qū)，集電極電流為/c a 0Ib =50x0.02 = 1iiiA1-9題1 -9圖電路中，已知Ug=2 &#

14、163;/盹=0.7V, 0 = 100。當(dāng)輸入», = 5V時(shí)，輸出"=0.3V,三極管飽和，試計(jì)算心/&的最大值。qZ<XCESR«0 tio題卜9圖根據(jù)題意，當(dāng)輸入u.=5V時(shí)，輸dbs=03V,三極管工作在飽和區(qū)，故有“仏山圖可知，此時(shí)的基極電流和集電極電流分別為/ 一5-"be_5-07一43B 一 Rb 一 Rb Rbz"o 50.347="_ Rc代入得4 3<100x 430 <倉(cāng)9154.71-10場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極的直流電位如題1-10圖所示，試分別判斷它們的工作區(qū)(3)'>-

15、5Vt/GSMh.=-2V.II0« L，-4V-IV A<b)題1-10圖圖（a）中為耗盡型NM0S管，氐=0V, 6=lVo山于C/gsaUgsm），管子導(dǎo)通；乂因t/DsV/jS-UGSW" 故可判斷管子工作在可變電阻區(qū)。圖（b）中為增強(qiáng)型 PM0S 管，tL=-3V, &=-4V。山于"gsvC/gsw，管子導(dǎo)通：乂因t/DsVGS-UGSW），故可判斷管子工作在恒流區(qū)。1-11判斷題1-11圖的接法能否構(gòu)成復(fù)合管。如果能，說(shuō)明它們等效管的 類型及管腳。（a） 解（d） 圖 沖突。圖 圖 極。圖 極。1-12解（1）（a）不能，因?yàn)榈谝恢蝗龢O

16、管的集電極和第二只三極管的基極電流方向(b)(C)(d)(2)不能因?yàn)榈谝恢蝗龢O管的集電極和第二只三極管的發(fā)射極電流方向沖突。 能，等效管的類型為XPX省S其中上端為集電極中端為基極下端為發(fā)射能，等效管的類型為PXP皆，英中上端為發(fā)射極，中端為基極，下端為集電單項(xiàng)選擇:PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，空間電荷區(qū)將（B ）：A、變窄B、變寬C、基本不變題 1-12 圖 a 電路中，4=3sin3f（V）,= 3V ,則輸出 “丫 =（ A ）：A、AB、“BC、Wa+B題172圖b電路中，穩(wěn)壓管A的穩(wěn)定電壓圧=8V,最小穩(wěn)定電流&尸5mA,最大穩(wěn)崔電流厶=20mA，當(dāng)"|=40 V時(shí)穩(wěn)壓管2將（C ）