第一章 常用半导体器件习题解答

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）UGS＝0V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UD＝0.7V。　 

 解：UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，UO6≈－2V。

 四、已知稳压管的稳压值UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。求图所示电路中UO1和UO2各为多少伏。

　　     解：UO1＝6V，UO2＝5V。

 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PCM＝200mW，试画出它的过损耗区。

 解：根据PCM＝200mW可得：UCE＝40V时IC＝5mA，UCE＝30V时IC≈6.67mA，UCE＝20V时IC＝10mA，UCE＝10V时IC＝20mA，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，VCC＝15V，β＝100，UBE＝0.7V。试问：

    （1）Rb＝50kΩ时，uO＝？

    （2）若T临界饱和，则Rb≈？

    解：（1）Rb＝50kΩ时，基极电流、集电极电流和管压降分别为

      μA

 所以输出电压UO＝UCE＝2V。                   

（2）设临界饱和时UCES＝UBE＝0.7V，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

解表T1.7

    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12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β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ui＝10sinωt(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ui＝5sinωt (V)，二极管导通电压UD＝0.7V。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UD＝0.7V。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UD＝0.7V，常温下UT≈26mV，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＝（V－UD）/R＝2.6mA

其动态电阻    

      rD≈UT/ID＝10Ω

故动态电流有效值      Id＝Ui/rD≈1mA                  

     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UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA，最大功耗PZM＝150mW。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

        IZM＝PZM/UZ＝25mA

电阻R的电流为IZM～IZmin，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UZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流IZmax＝25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值；   

（2）若UI＝35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？

解：（1）当UI＝10V时，若UO＝UZ＝6V，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UI＝15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin，所以UO＝UZ＝6V         

    同理，当UI＝35V时，UO＝UZ＝6V。

    （2）29mA＞IZM＝25mA，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UD＝1.5V，正向电流在5～15mA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UZ＝3V，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ICBO＝2μA，试问温度是60℃时ICBO≈？

    解：60℃时ICBO≈＝32μA。

     1.13 有两只晶体管，一只的β＝200，ICEO＝200μA；另一只的β＝100，ICEO＝10μA，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？

    解：选用β＝100、ICBO＝10μA的管子，因其β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β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

    解：（1）当VBB＝0时，T截止，uO＝12V。

    （2）当VBB＝1V时，因为

            μA

    所以T处于放大状态。        

    （3）当VBB＝3V时，因为

           μA          所以T处于饱和状态。

    1.17 电路如图所示，试问β大于多少时晶体管饱和？

    解：取UCES＝UBE，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β＝50，|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时uO＝？当uI＝－5V时uO＝？

    解：当uI＝0时，晶体管截止，稳压管击穿，uO＝－UZ＝－5V。

    当uI＝－5V时，晶体管饱和，uO＝0.1V。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IDSS＝2mA，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uGD＝UGS（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①、②、③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 ①、②、③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①、②、③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iD＝f（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uI＝4V、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uGS＝uI。

当uI＝4V时，uGS小于开启电压，故T截止。

当uI＝8V时，设T工作在恒流区，根据            

输出特性可知iD≈0.6mA，管压降uDS≈VDD－iDRd≈10V

因此，uGD＝uGS－uDS≈－2V，小于开启电压， 说明假设成立，即T工作在恒流区。 当uI＝12V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