第四章 习题解答
4-1 如题4-1图所示MOSFET 转移特性曲线，说明各属于何种沟道？若是增强型，开启电压等于多少？若是耗尽型，夹断电压等于多少？ 答：（a ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th G S 2-=
（b ）P-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或统称为开启电压()V V th GS 2)= （c ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th G S 4-=
（d ）N-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或也称为开启电压()V V th G S 4)-=
4-2 4个FET 的转移特性分别如题4-2图(a)、(b)、(c)、(d)所示。设漏极电流i D 的实际方向为正，试问它们各属于哪些类型的FET ？分别指出i D 的实际方向是流进还是流出？ 答：（a ）P-JFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。
（b ）N-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。 （c ）P-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。 （d ）N-EMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的μn C ox =100μA/V 2，V GS(th)=0.8V ，W/L=10，求下列情况下的漏极电流：
（a ）V GS =5V ，V DS =1V ； （b ）V GS =2V ，V DS =1.2V ； （c ）V GS =5V ，V DS =0.2V ； （d ）V GS =V DS =5V 。 解：已知N-EMOSFET 的()108.0,
/1002
===L
W
th G S ox n V
V V A C μμ
（a ）当V V V V D S G S 1,5==时，MOSFET 处于非饱和状态()()
th G S G S D S V V V -<
()()[]()[]
mA V V V V
I V
mA th GS GS
W
C D D S D S x o n 7.3118.052101.022122=-?-??=--=
μ （b ）当V V V V D S G S 2.1,2==时，()D S th G S G S V V V V ==-2.1，MOSFET 处于临界饱和
()()()()mA V V C I V mA th GS GS W ox n D 72.08.02101.02212
1=-???=-?=μ （c ）当V V V V DS GS 2.0,5==时，()D S th G S G S V V V V >=-2.4，MOSFET 处于非饱和状态
()()(
)[]()[]
mA V V V V C I V m A D S D S th G S G S L W ox n D 82.02.02.08.052101.022212212=-?-??=--=μ
（d ）当V V V D S G S 5==时，()th G S G S D S V V V ->，MOSFET 处于饱和状态 ()()()()mA V V C I V
mA th GS GS L W ox n D 82.88.05101.022122
12
=-???=-?=
μ 4-4 N 沟道EMOSFET 的V GS(th)=1V ，μn C ox （W/L ）=0.05mA/V 2，V GS =3V 。求V DS 分别为1V 和4V 时的I D 。
解：（1）当V V DS 1=时，由于()V V V V V th G S G S 213=-=- 即()th G S G S D S V V V -<，N-EMOSFET 工作于非饱和区 ()()()[]
()[]22122
1
1113205.022
-?-?=--=
V
mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 75.0=
（2）当V V DS 4=时，由于)(th G S G S D S V V V ->，N-EMOSFET 工作于饱和区
()()()()2212211305.02-?=-=V
mA th GS GS L W ox n D V V C I μ mA 1.0=
4-5 EMOSFET 的V A =50V ，求EMOSFET 工作在1mA 和10mA 时的输出电阻为多少？每种情况下，当V DS 变化10%（即ΔV DS /V DS =10%）时，漏极电流变化（ΔI D /I D ）为多少？ 解：（1）当mA I D 1=，V V A 50=时
Ω==≈K r mA
V I V o D A
50150 当mA I D 10=，V V A 50=时
Ω==≈K r mA
V I V o D A 51050 （2）当DS V 变化10%时，即
%10=?DS
DS
V V
由于D D
I D
I DS
DS
V DS V D
DS I V I V o
r ??????=
=
DS DS V V I V I r V I I V V A
DS
D
D I A
V DS
D
o DS
DS
DS V D
D %2.050
%10%10%10=?==
=
=
∴
??????（对二种情况都一样）
或者：由于A
D
V I D S g =
DS
I I D
DS D V V DS V I DS DS D V I V I V V g I D
D
A
DS A
D
%2.0%2.0=∴
?=?=??=??=???
4-6 一个增强型PMOSFET 的μp C ox （W/L ）=80μA/V 2，V GS(th)=－1.5V ，λ=－0.02V -1，栅极接地，源极接+5V ，求下列情况下的漏极电流。
(a) V D =+4V ； (b) V D =+1.5V ； (c) V D =0V ； (d) V D =－5V ； 解：根据题意()V V V V V V V th G S S G G S 5.1550-=<-=-=-=，P-EMOSFET 导通
()1
2
2
02
.0,08.080--===V C V m A V A L W ox p λμμ （a ）当V V D 4+=时，由于此时()th G S D G G D V V V V V V V <-=-=-=440 P-EMOSFET 处于非饱和状态
()()()[]()()()[]
2
2
1221115.15208.022---+-?=--=V mA DS DS th GS GS L W ox p D V V V V C I μ mA 24.0=
（b ）当V V D 5.1+=时，此时()th G S G D V V V V V =-=-=5.15.10 P-EMOSFET 处于临界饱和状态
()()[]
()()[
])5.3(02.015.1508.012
12
12-?-+-?=+-=V mA DS th GS GS W ox p D V V V C I λμ
m A
m A 5243.007
.149.0=?=
（c ）当V V D 0=时，V V DS 5-=，()V V V V V th G S G S 5.35.15-=+-=-
即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态
()()[]()[]()()[]502.015.1508.012
2
12
212-?-++-?=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ mA
mA 539.01
.149.0=?=
（d ）当V V D 5-=时，V V DS 10-=，V V V th G S G S 5.3)(-=- 即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态
()()[]
()[]()()[]1002.015.1508.012
21212
2
-?-++-?=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ m A
m A 588.02.149.0=?=
4-7 已知耗尽型NMOSFET 的μn C ox （W/L ）=2mA/V 2，V GS(th)=－3V ，其栅极和源极接地，
求它的工作区域和漏极电流（忽略沟道长度调制效应）。
(a) V D =0.1V ； (b) V D =1V ； (c) V D =3V ； (d) V D =5V ； 解：根据题意0==S G V V ，则0=G S V ，()()V V V V th G S G S 330=--=- （a ）当V V D 1.0=时，V V V V S D D S 1.0=-=＜()
th G S G S V V -
N-DMOSFET 工作于非饱和区（或三极管区） ()()()[]
[]22
12
2
1
1.01.032222
-???=--=
V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 59.0=
（b ）当V V D 1=时，V V V V S D D S 1=-=＜()th G S G S V V -
N-DMOSFET 工作于非饱和区
()()()[]
[]
2212211132222
-???=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 5=
（c ）当V V D 3=时，()
th G S G S S D D S V V V V V V -==-=3
N-DMOSFET 工作于临界饱和状态，由于忽略沟道长度调制效应，则
()()[]
()221221322V V V C I V
mA th GS GS L W ox n D ?=-=μ mA 9=
（d ）当V V D 5=时，V V V V S D D S 5=-=＞()
th G S G S V V -
N-DMOSFET 工作于饱和区，由于忽略沟道长度调制效应，则
()()[]()221221322V V V C I V
mA th GS GS L W ox n D ??=-=μ mA 9=
4-8 设计题4-8图所示电路，使漏极电流I D =1mA ，V D =0V ，MOSFET 的V GS(th)=2V ，μn C ox =20μA/V 2，W/L=40。 解：由于
()V V V V V V mA I th G S G D D 2,0,0,1====
则 Ω===
--K R m A V V I V V D D
D DD 5105
又由于 DS V ＞()th G S G S V V -，MOSFET 处于饱和工作区 且2202.020V m A V A ox n C ==μμ，40=L W 则()()()2
2
1
th GS GS L
W ox n D V V C I -=
μ 代入数据得：()2
2
124002.012-???=GS V mA V mA
()5.222
4.012
==
-V mA
mA GS V
得58.15.22±=±=-G S V ()V V GS 58.12±=
因为V V G S 42.058.12=-=＜()th G S V 不符合题意，舍去 V V GS 58.358.12=+=∴
又V V V V V S S G G S 58.3=-=-= 则V V S 58.3-= 得()Ω==
=
----K R mA
V I V V S D
SS
S 42.11558.3
4-9 题4-9图所示电路，已知μn C ox （W/L ）=200μA /V 2，ＶGS(th)=2V ，ＶA ＝20V 。求漏极电压。
解：已知()2
22.0200V m A V A L W ox n C ==μμ，()V V th G S 2=，V V A 20= （a ）由于V V GS 3=＞()V V th G S 2=，MOSFET 导通，假设MOSFET 工作于饱和区，则
()()()()()[]02010112.0120
1
22
12
212--+???=+-=D V mA DS th GS GS L W ox n D I V V V C I λμ ()D I -=5.11.0 D D I I -=5.110
mA I D 1364.011
5
.1≈=∴ V R I V V D D D 27.710≈-=
由于()th G S G S D V V V V ->=27.7，说明MOSFET 确实工作在饱和区，假设成立。 （b ）由于()V V V V th G S G S 23=>=，MOSFET 导通，假设MOSFET 工作于饱和区。则
()()()()()[]02020112.012012212
212
--+???=+-=D V mA DS th GS GS L W ox n D I V V V C I λμ ()D I -=21.0
D D I I -=210 即211=D I
mA I D 1818.02
==∴
V K mA V R I V V D D D 36.16201818.02020
=?-=-=
由于V V DS 36.16=＞()th G S G S V V -，说明MOSFET 确实工作在饱和区，假设成立。 （c ）由于V V V V th G S G S 24)(=>=，MOSFET 导通。假设MOSFET 工作于饱和区。则
()()()[]02020122.01))((20
1
22
12212--+???=+-=D V m A D S th G S G S L W ox n D I V V V C I λμ ()D I -=24.0
D D I I 4810-= 即814=D I
mA I D 5714.0148
≈=∴
V K mA V R I V V D D D 57.8205714.02020≈?-=-=
由于()th G S G S D S V V V V ->=57.8，说明MOSFEE 确实工作在饱和区，假设成立。 4-10 在题4-10图所示电路中，假设两管μn ，C ox 相同，V GS(th)=0.75V ，I D2=1mA ，若忽略沟道长度调制效应，并设T 1管的沟道宽长比（W/l ）是T 2管的5倍。试问流过电阻R 的电流I R 值。
解：根据题意，T 1、T 2两管的n μ、C ox 相同，()V V th G S 75.0(=，忽略沟道长度调制效应，
()()21
25,1L W L W D mA I == 由于()111,T V V V th G S G S D S ->工作于饱和区，设T 2也工作于饱和区，则
()()()()2
2
2
1221211]
[][th GS GS L W ox n D R
th GS GS L W ox n D V V C
I I V V C I -==-=μμ
则
()()52
12
==L W
L W D R I I mA I I D R 552==∴
4-11 在题4-11图所示电路中，已知P 沟道增强型MOSFET 的2/402V A L
W
C ox
p μμ=，V GS(th)= －1V ，并忽略沟道长度调制效应。
（1）试证：对于任意R S 值，场效应管都工作在饱和区。 （2）当R S 为12.5k Ω时，试求电压V O 值。 解：已知P-EMOSFET 的()()V V C th G S V m A V A W ox p 1,04.04022
1-===μμ
忽略沟道长度调制效应
（1）证：由于()()S S th G S G S V V V V V V --=----=-9110
S DS V V V --=10
DS V ∴＜()th G S G S V V -在任意R S 值时均成立
因此，对于任意R s 值，P-EMOSFET 均工作在饱和区。 （2）当Ω=K R S 5.12时，S D S R I V -=
()()
[]
[]()()V
K m A R I V V m A
I V R I V m A I m A
I m A I I I I I I I I I R I V V C I S D S O D S D S D D D D D D D D D D D S D V mA th GS GS L W
ox P D 6.55.1245.045.0,4.14,15.145.0,15.10
8125025.156258122525.1562595.125.12904.0904.0112122
,
22
2
2
212-≈?-=-===∴-=-=====+-=+-=-+-=+-=-=舍去不符合题意时由于得μ
4-12 已知N 沟道增强型MOSFET 的μn =1000cm 2/V ·s ，C ox =3×10-8F/cm 2，W/L=1/1.47，
|V A |=200V ，V DS =10V ， 工作在饱和区，试求：
（1）漏极电流I DQ 分别为1mA 、10mA 时相应的跨导g m ，输出电阻r ds 。 （2）当V DS 增加10%时，I DQ 相应为何值。 （3）画出小信号电路模型。 解：根据题意()()22
2
2
0102.02.10103100047
.11
82121V m A V A cm F S V cm L W ox
n C ==????=-?μμ
V V A 200=，V V DS 10=，N-EMOSFET 工作在饱和区 （1）当漏极电流DQ I 为mA 1时 跨导V mA V mA DQ L W
C m mA I g ox n 202.010102.022
22≈?=?≈μ
输出电阻Ω===
K r mA
V V ds DQ
A 2001200
当漏极电流DQ I 为mA 10时
跨导V mA V mA DQ L
W
C m mA I g ox n 639.0100102.022
22≈?=?≈μ
输出电阻Ω===
K r mA V I V ds DQ
A 2010200
（2）当DS V 增加10%时 由于()()()()()DS D DS th GS GS L
W ox n DQ V I V V V C I λλμ+=+-=
1102
2
1
()()()[][])(1)(102
21DS DS D DS DS th GS GS L
W ox n DQ V V I V V V V C I ?++=?++-='λλμ 则
()[]
()
DS DS DS DS DS DQ DS DS DS DQ DQ
DQ DQ
V V V V V I V V V I I I I λλλλλλλ+?+??++-?++-'===
1%10111)(1
%48.0%10%10200
102001011≈?=
?=
++DS
DS
V V λλ
如果DQ I 原来为1mA ，DS V 增加10%时，()mA I I D Q D
Q 005.1%48.01≈+=' 如果DQ I 原来为10mA ，DS V 增加10%时，()mA I I D Q D
Q 05.10%48.01≈+=' （3）小信号电路模型为
4-13 在题4-13图所示电路中，已知增强型MOSFET 的μp C ox W/(2L)=80μA/V 2，V GS(th)=－
1.5V ，沟道长度调制效应忽略不计，试求I DQ 、V GSQ 、V DSQ 、g m 、r ds 值。 解：已知P-EMOSFET 的()()V V C th G S V m A V A L
W ox
p 5.1,08.08022
21-===μμ
忽略沟道长度调制效应，则
()()
()()()
V I I V V V mA I
V I R I V V
V V V D D S G GS D
D S D S R R R DD
G G G G 4441015.11
2
12
-=---=-=-=-=-=-==++的单位为
则()()()()()[]222
1
5.1408.02
---?=-=
D V
mA th GS GS L W ox p D I V V C I μ ()2
5.208.0-=D I
()D D I I 5.125.22
=-
解方程得：mA I D 135.171= mA I D 365.02=
由于mA I D 35.171=时 V R I V S D S 135.17-=-=不符合题意，舍去。 mA I D Q 365.0=∴
()()∞
?→?=
≈?=?=-=?+-=++-=-=-=-=DQ
A
V ds V mA V mA DQ L W ox p m S D D DSQ D GSQ r mA I C g V
K mA V R R I V V V
I V 342.0365
.008.022985.511365.01010636.34365.042
2
1μ
4-14 双电源供电的N 沟道增强型MOSFET 电路如题4-14图所示，已知V GS(th)=2V ，μn
C ox =200μA/V 2，W=40μm ，L =10μm 。设λ=0,要求I
D =0.4mA ，V D =1V ，试确定R D 、
R S 值。
解：由于mA I D 4.0=，V V D 1=，V V DD 5=，0=G V ，()V V th G S 2=
则Ω==
=
--K R V V V V D D
D
DD 1015
又由于DS V ＞()th G S G S V V -，MOSFET 处于饱和工作区
且222.0200V m A V A ox n C ==μμ，41040==m m
L W μμ，
0=λ 则()()()2
2
1
th GS GS L
W ox n D V V C I -=μ 代入数据得：()2
21242.04.02
-???=GS V mA V mA 1)2(2=-G S V 12±=-G S V 得 ()V V GS 12±=
因为V V GS 112=-=＜()th G S V 不符合题意，舍去
V V G S 312=+=∴
又V V V V V V S S S G G S 30=-=-=-=，则V V S 3-= 得()Ω==
=
=
----K R mA
V mA
V V I V V S D
SS
S 54.024.053
4-15 一N 沟道EMOSFET 组成的电路如题4-15图所示，要求场效应管工作于饱和区，I D =1mA ，V DSQ =6V ，已知管子参数为μn C ox W/(2L)=0.25mA/V 2，V GS(th)=2V ，设λ=0，试设计该电路。
解：根据题意，N-EMOSFET 工作于饱和区，mA I D 1=，V V DSQ 6= ()0,2,/25.0)(2
2
1===λμV V V mA C th G S L
W ox n 则()()2)(2
1th GS GS L
W ox n D V V C I -=
μ 代入数据：()2
225.012-?=GS V mA V mA
())
(222
2422
25
.0122
V V V V V GS GS mA GS V mA ±=±=-==-
由于V V G S 022=-=＜()th G S V 不符合题意，舍去
V V G S 422=+=∴
又由于V V D SQ 6=，V V DD 20=
则Ω==
=
+--K R R mA
V V I V V S D D
DSQ
DD 141620
在本题中取标称电阻值，Ω=K R D 12，Ω=K R S 2 则V V V V V V V V V V
R I V S G S S S G G S D S 6242=+=+=+-===
可取Ω=K R G 7001，Ω=K R G 3002
4-16 设计题4-16图所示电路，要求P 沟道EMOS 管工作在饱和区，且I D = 0.5mA ，V D =3V ，
已知μp C ox W/(2L)=0.5mA/V 2，V GS(th)=－1V ，λ=0。
解：根据题意，P-EMOSFET 工作于饱和区（GS V ＜0，DS V ＜0），mA I D 5.0=，V V D 3=，
()2
5.02
1V
m A L W ox p C =μ，()V V th G S 1-=，0=λ 则Ω===
-K R m A V I V D D
D 65.030
()()()22
1th GS GS L
W ox p D V V C I -?=μ 代入数据得：()[]2
15.05.02--?=GS V mA V mA
()()
V V V
V V GS GS GS 11111
12±-=±=+=+
由于V V GS 011=+-=不符合题意，舍去
V V GS 211-=--=∴
由于要求P-EMOSFET 工作于饱和区，即要求()th G S G S D S V V V -≤
()1---≤-S G S D V V V V 即1+≤G D V V V V V D G 2131=-=-≥∴
在本题中取V V G 5.2=，则由于V V V S G 2-=- V V V V V V G S 5.425.22=+=+=∴
Ω==
=
--K R mA
V V I V V S D
S
SS 15.05.45
又由于V V G 5.2=，则Ω==M R R G G 212
4-17 基本镜像电流源电路如题4-17图所示，对于以下情况，求出电流比I 0/I REF ：
(a) L 1 =L 2，W 2=3W 1； (b) L 1 =L 2，W 2=10W 1； (c) L 1 =L 2，W 2=W 1/2； (d) W 1= W 2，L 1 =2L 2； (e) W 1= W 2，L 1 =10L 2； (f) W 1= W 2，L 1 =L 2//2； (g) W 2=3W 1 ，L 1 =3L 2。
解：根据基本镜像电流源的关系式（式3-3-4）
得2
1
1212.)/()/(L L W W L W L W I I REF
o ==
（a ）32
21
13=?=L L W W I I
R E F
O
（b ）102
21
110=?=L L W W I I
R E F
O
（c ）2
12212
1
=?=
L L W I I W R E F O
（d ）2221
12=?=L L W W I I
R E F
O
（e ）102
22
20
10=?=L L W W
I I REF
（f ）2
12
2
21
2=?
=L W W I I
L R E F
O
（g ）9221133=?=L L W W I I
R E F
O
4-18 题4-18图所示为P 沟道JFET 构成的电流源电路，设 I DSS =4mA ，
V GS （off ）=3V ，要求I D =2mA ，试确定R S 的值。
解：根据题意，P-JFET 的mA I DSS 4=，V V off G S 3)(=，要求mA I D 2=，则根据P-JFET 在
饱和工作时的特性(
)
2
)
(1off GS GS V V
DSS D I I -= 代入数据得：(
)2
3
142GS V mA mA -=
(
)2
12311=-G S
V 解方程得：V V G S 12.51=，V V G S 88.02= 由于V V G S 12.51=＞()off GS V ，不符合题意，舍去
V V GS 88.0=∴
又由于()S D S D S G G S R I R I V V V V =--=-=0 Ω==
=
∴K R mA
V I V S D
GS
44.0288.0
4-19 一个N 沟道EMOSFET 的μn C ox =20μA/V 2，V GS(th)=1V ， L=10μm ，在I D =0.5mA 时
的g m =1mA/V ，求这时的W 值和V GS 值。
解：根据题意，N-EMOSFET 的2202.020V m A V A ox n C ==μμ，()V V th G S 1=，m L μ10=，
在mA I D 5.0=时的V mA m g 1= （1）根据式（3-1-11）得：()L W D ox n D L
W C m I C I g ox n ??=?=μμ222
得：()505.002.02122
2
2
==
=
???mA
I C g L W V mA
V mA D
ox n m
μ
m m L W μμ500105050=?==∴ （2）根据()[
]2
)(2
1
th GS GS L W ox n D V V C I -=
μ得 ()()V
V V V V V mA GS GS GS GS V mA 0,21
11502.05.0212
2
2
12===--??=得
由于V V GS 02=＜()th G S V 不合题意，舍去 V V G S 2=∴
4-20 题4-20图所示共源放大电路，R G1=300k Ω，R G2=100k Ω，R G3=1M Ω，R D =2k Ω，R S1=1k
Ω，R S2=1k Ω，I DSS =5mA ，V GS （off ）=－4V ，V DD =12V 。求直流工作点V GSQ 、V DSQ 和I DQ ，中频段电压放大倍数A v ，输入电阻R i 和输出电阻R o 。
解：根据题意，Ω=K R G 3001，Ω=K R G 1002，Ω=M R G 13，Ω=K R D 2，Ω=K R S 11，
Ω=K R S 12，mA I DSS 5=，()V V off G S 4-=，V V DD 12=
则V V
V V K
K K R R R DD
G G G G 3121003001002
12===++
()D S S D S I R R I V 221=+= （I D 的单位用mA ） D S G GS I V V V 23-=-= 假设N-JFET 工作于饱和区，则
(
)()
()
2
4
2324
232
15151)
(D
D off GS GS
I I V V
DSS D mA I I ---+=-
=-= 解方程得：mA I D 62.51=，mA I D 18.22= 由于mA I D 62.51=＞DSS I 不符合题意，舍去 mA I D Q 18.2=∴
()V
K mA V R R R I V V V
I V S S D D DD DSQ D GSQ 28.3418.21236.12321=?-=++-=-=-=
小信号模型参数为()()
(
)
()V mA V V
V I m off GS GSQ off GS DSS g 65.1114
36
.14
5
22=-?=-?=--? ∞?→?=
DQ
A
I V ds r
可画出电路的交流小信号等效电路为：
()()Ω
==Ω=+=+=-≈-=-=-==
=
∴-==∴+=?-=-=?==?+?++-+K R R M K K M R R R R A R v g v v v R g v v R g v v v v R v g v v v D O G G G i R g R g v R g R v g v v v D gs m o R g v gs gs s m i gs s m i s g gs S gs m s i g S m D
m gs
S m D gs m i
o S m i 2075.1300100125.1121365.23.3165.11265.1111111
,1
11
倍又由于
4-21 如题4-21图所示电路，写出电压增益A v 和R i 、R o 的表达式。 解：根据原理电路可画出电路的交流小信号等效电路如下：
图中()621R r r be i β++=作为N-JFET 的输出端负载电阻，
i g v v =，5R v g v gs m s ?=，gs m i s g gs v R g v v v v --=-=5
()gs m i v R g v 51+=∴ 5v gs m
i
v =
()()5
24520141r R g r R v g v v m i m gs
m i gs m i
A ?--
==
=
又()()[]266211i b b be b be b i r i i R r R i r i v =++=++=ββ
()
87R R i v b o β-= 则()()
2
8
72872
02i i b b i R R R R i v v v A ββ-
==
=
-
()()()2
57242010821i m i m i o i i
R R r R g v v v v v v v v v A A A ?=
?=?=
=
∴β
其中()621R r r be i β++=
()7
0213R R R R R R i =+=
4-22 在题4-22图所示电路中，N 沟道EMOSFET 的V GS(th)=0.9V ，V A =50V ，工作点为V D =2V ，
求电压增益V O /V i 为多少？当I 增加到1mA 时的V D 和电压增益为多少？ 解：（1）根据题意，V V V V D D S G S 2===，()V V th G S 9.0=，V V A 50= 电路交流小信号等效电路如下（Ω=M R G 10很大，电路中忽略）
()()()()()()
()
th GS GS D
th GS GS th GS GS L
W ox
n V V I V V V V C th GS GS L
W
ox n m V V C
g -
--?==
-=22)(2
21μμ V mA mA 909.015.02≈==
? Ω==
=
K r mA
V I V ds D
A 1005.050
()
()()K K R r g A V mA L ds m R r v g v v v gs
L ds gs m i o
10100909.0?-=-==
=∴-电压增益
V V 26.8-≈
（2）当I 增加到1mA 时，漏极电流记作D
I '，栅源电压记作GS V '，则 ()()()22
1th GS GS L
W ox n D
V V C I -'='μ，()()()221th GS GS L W ox n D V V C I -=μ 则
()()
[
]2th GS GS th GS GS
D
D
V V V V I I --''=
()[]
()V
V V V V
V V V V
V V V V V V GS DS D th GS GS mA
mA
th GS GS I I th GS GS D
D
456.2456.2556.1556.1)9.02(5.01)(='==∴=+='≈-?=
-?=-''
此时的()V mA mA
I m th GS GS D
g 285.1122≈=
=?'
Ω===
K r mA
V I V ds D
A 50150
∴电压增益()()V V V m A L ds m v v V K K R r g A i
o
71.101050285.1-=?-=-==
4-23 设计题4-23图所示电路。已知EMOSFET 的V GS(th)=2V ，μn C ox （W/L ）=2mA/V 2，
V DD =V SS =10V 。要求在漏极得到2V P-P 的电压，设计直流偏置电流为1mA 时电路达到最大的电压增益（即最大的R D ）。假定MOSFET 的源极信号电压为零。 解：根据题意，假定MOSFET 的源极信号电压为零，则要求
D m D m v v R g R g i
=-=0
达到可能的最大值。
（1）先求S R 。根据()()()2
2
1th GS GS L
W ox n D V V C I -=
μ得 ()2
212212-?=GS V mA V mA ，即()122
=-G S V 求得V V GS 31=，V V GS 12=
由于V V GS 12=＜()th G S V 不合题意，舍去。 则V V GS 3= V V V V V V G S G S 330-=-=-= ()
()Ω==
=
∴-----K R mA
V V I V V S D
SS
S 71103
（2）再求D R ，要求在漏极得到P P V -2的信号电压，即信号的幅值为1V 。 由于正常工作时，要求MOSFET 处于饱和状态，则
()V
V V V V V V V V DS th GS GS DS 21231≥∴=-=-≥-
又由于V V R I V V V V S D D D D S D D S 2≥--=-= 则()V V V V V V V R I S D D D D 1123102=---=--≤
Ω==≤∴K R V V D D
111111 为了使电压增盖D m R g 达到最大，则可取最大值Ω=K R D 11 （3）栅极电阻可取：Ω=M R G 10~1
4-24、填空题
试从下述几方面比较场效应管和晶体三极管的异同。
（1）场效应管的导电机理为 ，而晶体三极管为 。比较两者受温度的影响 优
于。
（2）场效应管属于式器件，其G、S间的阻抗要晶体三极管B、E间的阻抗，后者属于式器件。
（3）晶体三极管3种工作区为、、，与此不同，场效应管常把工作区分为、、
3种。
（4）场效应管3个电极G、D、S类同于晶体三极管的、、电极，而N 沟道、P沟道场效应管则分别类同于、两种类型的晶体三极管。答：填空题参考答案
（1）一种载流子（即多子）参与导电，两种载流子（电子和空穴）参与导电。场效应管，晶体三极管。
（2）电压控制，远大于，电流控制。
（3）饱和区、放大区、截止区，可变电阻区、恒流区、击穿区。
（4）B、C、E，NPN型、PNP型。
第一章 半导体基础知识 自测题 一、（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× 二、（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C 三、U O1≈1.3V U O2＝0 U O3≈－1.3V U O4≈2V U O5≈2.3V U O6≈－2V 四、U O1＝6V U O2＝5V 五、根据P CM ＝200mW 可得：U CE ＝40V 时I C ＝5mA ，U CE ＝30V 时I C ≈6.67mA ，U CE ＝20V 时I C ＝10mA ，U CE ＝10V 时I C ＝20mA ，将改点连接成曲线，即为临界过损耗线。图略。 六、1、 V 2V mA 6.2 A μ26V C C CC CE B C b BE BB B =-====-= R I U I I R U I β U O ＝U CE ＝2V 。 2、临界饱和时U CES ＝U BE ＝0.7V ，所以 Ω ≈-= == =-= k 4.45V μA 6.28mA 86.2V B BE BB b C B c CES CC C I U R I I R U I β 七、T 1：恒流区；T 2：夹断区；T 3：可变电阻区。 习题 1.1（1）A C （2）A （3）C （4）A 1.2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1.3V 时管子会因电流过大而烧坏。 1.3 u i 和u o 的波形如图所示。 t t u u O O i o /V /V 1010
1.4 u i 和u o 的波形如图所示。 1.5 u o 1.6 I D ＝（V －U D ）/R ＝ 2.6mA ，r D ≈U T /I D ＝10Ω，I d ＝U i /r D ≈1mA 。 1.7 （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 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA ，R ＝U Z /I DZ ＝0.24～1.2k Ω。 1.9 （1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝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 V 33.3I L L O ≈?+= U R R R U 当U I ＝15V 时，由于上述同样的原因，U O ＝5V 。 当U I ＝35V 时，U O ＝U Z ＝5V 。 （2）=-=R U U I )(Z I D Z 29mA ＞I ZM ＝25mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 （1）S 闭合。 （2）。，Ω=-=Ω≈-=700)V (233)V (Dm in D m ax Dm ax D m in I U R I U R t t
第1章 常用半导体器件 1.1选择合适答案填入空内。 (l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体，加入( C )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) 。 A.增大 B.不变 C.减小 (3)工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时，I C 从l mA 变为2mA ，那么它的β约为( C ) 。 A.83 B.91 C.100 (4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。 A.增大； B.不变； C.减小 1.3电路如图P1.2 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。设二极管导通电 压可忽略不计。 图P1.2 解图P1.2 解：i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。 1.4电路如图P1.3所示，已知t u i ωsin 5=(V )，二极管导通电压U D =0.7V 。试画出i u 与o u 的 波形图，并标出幅值。 图P1.3 解图P1.3
1.6电路如图P1.4所示, 二极管导通电压U D =0.7V ,常温下mV U T 26≈，电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波，有效值为10mV 。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？ 解：二极管的直流电流 ()/ 2.6D D I V U R mA =-= 其动态电阻: /10D T D r U I ≈=Ω 故动态电流的有效值：/1d i D I U r mA =≈ 1.7现有两只稳压管，稳压值分别是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)串联相接可得4种：1.4V ；14V ；6.7V ；8.7V 。 1、两个管子都正接。（1.4V ） 2、6V 的管子反接，8V 的正接。(6.7V) 3、8V 的反接， 6V 的管子正接。(8.7V) 4、两个管子都反接。（14V ） (2)并联相接可得2种：0.7V ；6V 。 1、 两个管子都反接，电压小的先导通。(6V) 2.、一个正接，一个反接，电压小的先导通。（0.7V ） 1.8 已知稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Zmin ＝5mA ，最大功耗P ZM ＝150mW 。试求图P1.8所示电路中电阻R 的取值范围。 解：稳压管的最大稳定电流： I ZM ＝P ZM / U Z ＝25mA 电阻R 的电流为I ZM ～I Zmin 所以其取值范围为 Ω=-= k 8.136.0Z Z I ～I U U R
第二章 习题与思考题 ◆ 题 2-1 试判断图 P2-1中各放大电路有无放大作用，简单说明理由。 解： (a) 无放大作用，不符合“发射结正偏，集电结反偏”的外部直流偏置要求； (b) 不能正常放大，三极管发射结没有偏置（正偏）； (c) 无放大作用，三极管集电结没有偏置（反偏）； (d) 无放大作用，三极管发射结没有偏置（正偏）； (e) 有放大作用（电压放大倍数小于1）； (f) 无放大作用，电容C 2使输出端对地交流短路，输出交流电压信号为0； (g) 无放大作用，电容C b 使三极管基极对地交流短路，输入交流信号无法加至三极管基极； (h) 不能正常放大，场效应管栅源之间无直流偏置； (i) 无放大作用，VGG 的极性使场效应管不能形成导电沟道。 本题的意图是掌握放大电路的组成原则和放大原理。 ◆ 题 2-2 试画出P2-2中各电路的直流通路和交流通路。设电路中的电容均足够大，变压器为理想变压器。 解： 本题的意图是掌握直流通路和交流通路的概念，练习画出各种电路的直流通路和交流通路。 ◆ 题 2-3 在NPN 三极管组成的单管共射放大电路中，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ 、I CQ 、U CEQ 将增大、减小还是不变。 ① 增大Rb ；②增大VCC ；③增大β。 解： ① ↓↓?↓?↑?CEQ CQ BQ b U I I R ② 不定)(↑-↑=↑?↑?↑?CQ c CC CEQ CQ BQ CC I R V U I I V ③ ???↓↑?↑?CC CQ BQ V I I 基本不变β 本题的意图是理解单管共射放大电路中各种参数变化时对Q 点的影响。 ◆ 题 2-4 在图，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ 、I CQ 、 U CEQ 、r be 和||u A &将增大、减小还是不变。 ① 增大R b1；②增大R b2；③增大Re ；④增大β。 解： ① ?????↑↓?↓↑↑?≈↑?↑?↑?||1u be CEQ BQ EQ CQ EQ BQ b A r U I I I U U R & ② ?????↓↑?↑↓↓?≈↓?↓?↑?||2u be CEQ BQ EQ CQ EQ BQ b A r U I I I U U R & ③ ?????↓↑?↑↓↓?≈↑?||u be CEQ BQ EQ CQ e A r U I I I R &
第八章 习题解答 题 8-1 试用相位平衡条件和幅度平衡条件，判断图中各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。 解：(a)不能振荡，o o A F 18090~90o ??==+-因，而，故不能满足相位平衡条件。 (b) 不能振荡，虽然电路能够满足相位平衡条件，但当o F 0?=时，1 3 F = ，而电压跟随器的1A =，故不能同时满足幅度平衡条件。 (c) 不能振荡，o o o A F F 180RC 0~180180o ???==因，两节电路的，但当接近时，其输 出电压接近于零，故不能同时满足幅度平衡条件。 (d) 不能振荡，放大电路为同相接法，A 0o ?=，选频网络为三节RC 低通电路， o o F 0~270?=-，但欲达到o F 0?=，只能使频率f=0。 (e)可能振荡，差分放大电路从VT2的集电极输出时A 0o ?=，而选频网络为RC 串并联电 路，当f=f0时，o F 0?=，满足相位平衡条件。
① 判断电路是否满足正弦波振荡的相位平衡条件。如不满足，修改电路接线使之满足(画在图上)。 ② 在图示参数下能否保证起振荡条件？如不能，应调节哪个参数，调到什么值？ ③ 起掁以后，振荡频率f o =? ④ 如果希望提高振荡频率f o ，可以改变哪些参数，增大还是减小？ ⑤ 如果要求改善输出波形，减小非线性失真，应调节哪个参数，增大还是减小？ 本题意图是掌握文氏电桥RC 振荡电路的工作原理及其振荡频率和起振条件的估算方法。 解：①o o 0A F 0f f 0??===因，当时，，故满足相位平衡条件。 ②因F e 1F F e 1R 2R ,R R >2R =5.4k <Ω故不能满足起振条件，应调整，使。 ③038 11 Hz 5300Hz=5.3kHz 2231010f RC ππ-= =≈??? ④可减小R 或C 。 ⑤可减小R F 。 题 8-7 试用相位平衡条件判断图P8-7所示电路中，哪些可能产生正弦波振荡？哪些不能？简单说明理由。 解：本题的意图是掌握产生正弦振荡的相位平衡条件，并根据上述条件判断具有LC 选频网络的电路能否产生振荡。 (a) 不能振荡，o o A F 0180??==，，不满足相位平衡条件。 (b) 可能振荡，o o A F 180180??==，，满足相位平衡条件。 (c) 不能振荡，o o A F 1800??==，，不满足相位平衡条件。 (d) 可能振荡，o o A F 00??==，，满足相位平衡条件。 (e) 可能振荡，本电路实际上就是一个电容三点式振荡电路。 (f) 可能振荡，o o A F 00??==，，满足相位平衡条件。
模拟电子技术作业答案 班级_________ _ 学号_____ __ 姓名_____________ 第2章半导体三极管及其放大电路1．简答题： （1）放大电路中为何设立静态工作点？静态工作点的高、低对电路有何影响？ 答：设立静态工作点的目的是使放大信号能全部通过放大器。Q点过高易使传输信号部分进入饱和区；Q点过低易使传输信号部分进入截止区，其结果都是信号发生失真。 （2）说明利用三极管组成放大电路的基本原则。 答：不论那种组态的放大电路，如果希望能够正常放大信号，必须遵守以下原则。 ①有极性连接正确的直流电源、合理的元件参数，以保证三极管发射结正偏、集电结反偏和合适的静态工作点，使三极管工作在放大区。 ②信号能够从放大电路的输入端加到三极管上，经过三极管放大后，又能传给放大电路的下一级或负载。 (3) 分析放大电路有哪几种方法？几种方法分别有什么特点？ 答：分析放大电路有近似法、微变等效法和图解法。近似法简洁、精确，工程上常用来分析放大电路的静态工作点；微变等效法方便分析放大电路的动态；图解法直观，可同时用于分析放大电路的静态和动态。 （4）共射、共集和共基表示BJT的三种电路接法，而反相电压放大器，电压跟随器和电流跟随器则相应地表达了输出量与输入量之间的大小与相位关系，如何从物理概念上来理解？ 答：共射电路有电压放大作用，且输出电压与输入电压相位相反。为此，称这种放大电
路为反相电压放大器。共集电路没有电压放大作用且输出电压与输入电压同相位。因此，可将这种放大电路称为电压跟随器。共基电路有输出电流与输入电流接近相等。为此，可将它称为电流跟随器。 2．图1所示电路中，已知硅型晶体三极管发射结正向导通电压为0.7V， =100，临界放大饱和时三极管压降（集电极-发射极之间）为0.3V。判断电路中各晶体管的工作状态。 (a) (b) (c) 图1 解：分析：判断晶体三极管的工作状态并计算各级电流问题的分析方法如下。 方法一： 1．对于NPN管，若U BE<0.7V，则管子截止；对于PNP管，若U BE>-0.7V，或U EB<0.7V 则管子截止； 2．若NPN管，U BE>0.7V，PNP管U EB>0.7V，则说明三极管处于放大状态或饱和状态。 对于NPN管，如果假设三极管工作在放大区，计算结果得管子压降U CE>0.3V（设小功率三极管饱和压降为0.3V），说明管子确实工作在放大状态。如果计算结果得管子压降U CE<0.3V，说明管子工作在饱和区。 对于PNP管，如果假设三极管工作在放大区，计算结果得管子压降U EC>0.3V，说明管子确实工作在放大状态。如果计算结果得管子压降U EC<0.3V，说明管子工作在饱和区。方法二： 当确定三极管处于非截止状态时，计算三极管的基极电流I B及饱和电流集电极电流I CS （U EC=0.3V），如果βI B I CS，说明电路处于饱和状态。 方法二似乎更为简单。 解：
习题2-5 设图中的三极管β =100，U BEQ =0.6V ，V CC =12 V ，R C =3 k Ω，R b =120 k Ω。求静态工作点处的I BQ I CQ 和U CEQ 值。 习题2-15 设图中三极管的β =100，U BEQ =0.6V ，V CC =10V ，R C =3 k Ω，Rb b’=100 Ω。V CC =10V ,，R C =3 k Ω，Re=1.8 k Ω，RF=200Ω，Rb1=33 k Ω，Rb2=100 k Ω，RL=3 k Ω C1，C2和Ce 足够大。 ①求静态工作点 ②画微变等效电路如图 (3)求O i u U A U =； (4)设Rs =4 k Ω，求o s us U A U =
(5)求o i R R 和 ① 2.48,0.94, 5.3E U I I mA U =≈=≈BQ CQ Q CEQ V V ②微变等效电路如图 ③ be 2.9r ≈ k Ω， L be = 6.5 (1)u F R A r R ββ'-≈-++
(4) 12i r ≈ k Ω，= 4.9i us u i s r A A r R -≈-+ (5) R i ≈12 k Ω，R o ≈3 k Ω 习题2-17 画出如图放大电路的微变等效电路，写出计算电压放大倍O1O2 i i U U U U 和数的表达式，并画出当c e R R =时的两个输出电压o1o1U U 和的波形（与正弦波i U 相对应）。
微变等效电路如下图 解 O1i be (1)c e U R U r R ββ=-++ e c O1O2O1O2R u u R U U =≈当时，，和的波形如下图 e be e * 02* )1(1R r R U U Au i ββ+++= = ）（
第八章 8.1、试将下列二进制数转换为十进制数。 10 2431010111）（））（（= 10 2625.13101.11012）（））（（= 1026875.01011.03）（））（（= 8.2、试将下列十进制数转换为二进制数。 2 101001011751）（））（（= 210110101.11100183.573）（））（（= 8.3、试将下列二进制数转换为十六进制数及八进制数。 8 16266.08.011011.01）（）（））（（==D 8 162275101111012）（）（））（（==BD 8 16236.6778.3701111.1101113）（）（））（（== 8.5试将下列十进制数表示为8421BCD 码。 BCD 8421100001.1010010011001.9321）（））（（= BCD 84211001011000.0110011158.672）（））（（= 8.7、用真值表证明下列各式相等。 )()()(2AC AB C B A ⊕=⊕）（ C B A C B A )(3+=+）（ 8.8、写出下列逻辑函数的对偶式'F 和反函数F 。 G E D C B A F ])[(2++=）（ 解：G E D C B A F +++=])[('
G E D C B A F +++=])[( BC A C B A F +++=)3( 解：C B A C B A F +?+=)(' C B A C B A F +?+=)( 8.10、用逻辑代数公式将下列逻辑函数化成最简与或表达式。 B C D C A ABD AB F +++=）（ 1 解： BCD C A ABD AB F +++= C A AB BCD C A AB +=++= D C B BC C A B A C B D C B A F ++++++=)(3）（ 解： D C B BC C A B A C B D C B A F ++++++=)( 1=++++=++++=+++++=+++++=++++++=D C A B D C D C A B A D AC C A D C A B D B A C B A C A B A D C B D B A C B A BC C A B A D C C B D B A C B A C B B A C B A F ++++=）（5 解： C B B A C B A F ++++= 1 ))((=+++=+++=++++++=+++++=++?=C B C A C B C B A C B C B C A AB B A A C B B A C B A C B B A C B A 8.11、用卡诺图将下列逻辑函数化成最简与或表达式。 D C A C B A D C ABD ABC F ++++=）（1
模拟电路第二章课后 习题答案
第二章习题与思考题 ◆题 2-1试判断图 P2-1中各放大电路有无放大作用，简单说明理由。 解： (a) 无放大作用，不符合“发射结正偏，集电结反偏”的外部直流偏置要求； (b) 不能正常放大，三极管发射结没有偏置（正偏）； (c) 无放大作用，三极管集电结没有偏置（反偏）； (d) 无放大作用，三极管发射结没有偏置（正偏）； (e) 有放大作用（电压放大倍数小于1）；
(f) 无放大作用，电容C2使输出端对地交流短路，输出交流电压信号为0； (g) 无放大作用，电容C b使三极管基极对地交流短路，输入交流信号无法加至三极管基极； (h) 不能正常放大，场效应管栅源之间无直流偏置； (i) 无放大作用，VGG的极性使场效应管不能形成导电沟道。 本题的意图是掌握放大电路的组成原则和放大原理。 ◆题 2-2 试画出P2-2中各电路的直流通路和交流通路。设电路中的电容均足够大，变压器为理想变压器。 解：
本题的意图是掌握直流通路和交流通路的概念，练习画出各种电路的直流通路和交流通路。 ◆题 2-3 在NPN三极管组成的单管共射放大电路中，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ、I CQ、U CEQ将增大、减小还是不变。①增大Rb；②增大VCC；③增大β。 解： ①↓ ↓? ↓? ↑? CEQ CQ BQ b U I I R ②不定 ) (↑ - ↑ = ↑? ↑? ↑? CQ c CC CEQ CQ BQ CC I R V U I I V b CC b CC b BEQ CC BQ R V R V R U V I≈ - ≈ - = 7.0 BQ BQ CQ I I Iβ β≈ ≈C CQ CC CEQ R I V U- =
第8章 滤波电路及放大电路的频率响应 习 题 8 设运放为理想器件。在下列几种情况下，他们分别属于哪种类型的滤波电路（低通、高通、带通、带阻）并定性画出其幅频特性。 （1）理想情况下，当0f =和f →∞时的电压增益相等，且不为零； （2）直流电压增益就是它的通带电压增益； （3）理想情况下，当f →∞时的电压增益就是它的通带电压增益； （4）在0f =和f →∞时，电压增益都等于零。 解：（1）带阻 （2）低通 （3）高通 （4）带通 V A (2)理理理理 (3)理理理理 (4)理理理理 (1)理理理理 H A A A A V A V A V A 在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。 （1）希望抑制50Hz 交流电源的干扰； （2）希望抑制500Hz 以下的信号； （3）有用信号频率低于500Hz ； （4）有用信号频率为500 Hz 。 解：（1）带阻 （2）高通 （3）低通（4）带通 一个具有一阶低通特性的电压放大器，它的直流电压增益为60dB ，3dB 频率为1000Hz 。分别求频率为100Hz ，10KHz ，100KHz 和1MHz 时的增益。 解：H Z o 100H ,60dB f A ==，其幅频特性如图所示
3dB -20dB/理 理理理 20 40 60 f/Hz Z v 20lg /dB A ? ??(a)理理理理 u 100Hz,60dB f A == u H 10KHz,6020lg 40,40dB f f A f =-== u H 100KHz,6020lg 20,20dB f f A f =-== u H 10MHz,6020lg 0,0dB f f A f =-== 电路如图所示的，图中C=μF ，R=5K Ω。 （1）确定其截止频率； （2）画出幅频响应的渐进线和－3dB 点。 图 习题电路图 解：L 36 11 318.3(Hz)225100.110 f RC ππ--= ==????
模拟电子线路随堂练习 第一章半导体器件 作业1-1 一、习题（满分100分） 1.N型半导体带负电，P型半导体带正电。（） 2.以空穴为主要导电方式的半导体称为P型半导体。（） 3.PN结处于正向偏置时，正向电流小，电阻大，处于导通状态。（） 4.晶体二极管的反向电压上升到一定值时，反向电流剧增，二极管被击穿，就不能再使用了。（） 5.硅二极管两端只要加上正向电压时立即导通。（） 6.在本征半导体中，空穴和自由电子两种载流子的数量不相等。（） 7.晶体三极管的基极，集电极，发射极都不可互换使用。（） 8.晶体三极管工作在饱和状态的条件是：发射结正偏，集电结正偏。（） 9.晶体三极管有三种工作状态，即：放大状态，饱和状态，导通状态。（） 10.三极管是一种电压控制器件，场效应管是一种电流控制器件。（） 11.温度升高后，在纯净的半导体中（）。 A.自由电子和空穴数目都增多，且增量相同 B.空穴增多，自由电子数目不变 C.自由电子增多，空穴不变 D.自由电子和空穴数目都不变 12.如果PN结反向电压的数值增大（小于击穿电压），则（）。 A.阻当层不变，反向电流基本不变 B.阻当层变厚，反向电流基本不变 C.阻当层变窄，反向电流增大 D.阻当层变厚，反向电流减小
一、习题（满分100分） 1.N型半导体（）。 A.带正电 B.带负电Ｃ.呈中性Ｄ.不确定 2.如果二极管的正反向电阻都很大，则该二极管（）。 A.正常 B.断路Ｃ.被击穿Ｄ.短路 3.对于晶体二极管，下列说法正确的是（）。 A.正向偏置时导通，反向偏置时截止 B.反向偏置时无电流流过二极管 C.反向击穿后立即烧毁 D.导通时可等效为一线性电阻 4.工作在放大状态的三极管两个电极电流如图，那么，第三个电极的电流大小、方向和管脚自左至右顺序分别为（）。 A.0.03mA 流出三极管e、c、b B.0.03mA 流进三极管e、c、b C.0.03mA 流出三极管c、e、b D.0.03mA 流进三极管c、e、b 5.测得电路中晶体三极管各电极相对于地的电位如图，从而可判断该晶体管工作在（）。 A.饱和状态 B.放大状态 C.倒置状态Ｄ.截止状态 6.PNP型晶体管工作在放大状态，三个极电位的关系是（）。 A.V C>V B>V E B. V C> V E > V BＣ.V E >V B> V CＤ.V E >V C>V B 7.PNP型硅管工作在放大状态，各极对地电位分别是V1=6V，V2=2.7V，V3=2V，则1，2，3分别为（）。 A.发射极、基极、集电极 B.集电极、基极、发射极 C.集电极、发射极、基极 D.基极、集电极、发射极 8.测得三极管i b=30μA时i c=2.4mA，而i b=40μA时i c=3mA，则该管的交流电流放大系数β为（）。 A.60 B.75 C.80 Ｄ.100 9.NPN型硅管各极对地电位分别是V1=6V，V2=2.7V，V3=2V，则1，2，3分别为（）。 A.基极、集电极、发射极 B.发射极、基极、集电极 C.集电极、发射极、基极 D.集电极、基极、发射极 10.三极管输出特性曲线可分为三个区，下列不属于工作区的是（）。 A.截止区 B.放大区 C.饱和区Ｄ.击穿区 11.在放大电压信号时，通常希望放大电路的输入电阻和输出电阻分别为（） A.输入电阻小，输出电阻大 B.输入电阻小，输出电阻小 C.输入电阻大，输出电阻小 D.输入电阻大，输出电阻大
模电典型例题分析 第二章 题2．1 如图所示电路，已知集成运放开环差模电压增益为∞，其电源电压±VCC=±１４Ｖ，Ｕｉ=１V;R １＝10k,R ｗ=1０0k 。请问：当Rw 滑动端分别在最下端、最上端和中点时时，输出Ｕo=?V ； 解： 1４V ,1V ,6V 题２．2 在题图所示的放大电路中，已知Ω=====k R R R R R 1087521，Ω===k R R R 201096∶ ① 列出1O u 、2O u 和O u 的表达式； ② 设V u I 3.01=,V u I 1.02=,则输出电压?=O u 注：此图A 1的同相端、反相端标反。 解 分析:本题中,运放A １构成反相比例运用电路,A 2构成同相比例运用。而A ３则构成了一个减法电路，由于可将运放当作理想器件,又在线线场合下使用，所以可使用“虚短”及“虚断”的两个基本概念来对电路进行分析。 (1) 21111152221 610 10 10311202O I I I O I I I R u u u u R R u u u u R =- =-?=-???? =+=+?= ? ????? 对A 3,1032222 810202 10203O O O I R u u u u u R R +=?===++ 因为0133079u u u u R R ---=－ 332011 I I u u u u u -+===-
()()90313212712 20 10 23O I I I I I R u u u u u u u R u u -=- -=---=+ (2）120.3,0.120.330.10.9I I O u V u V u V ===?+?= 题２.３ 加减运算电路如图所示，求输出电压O u 的值。 R u 分析:本题中运放Ａ构成了差分减法电路，由于运放可作理想器件,且工作在线性区,可用“虚短”和“虚断”的基本概念来分析电路。此电路的同相和反相端分别有两个输入信号,因此可用叠加原理来分析。 1s u 单独作用：2s u 、 3s u 、4s u 接地，此时输出为O1u F O11 1s R u u R =- 2s u 单独作用:1s u 、 3s u 、4s u 接地,此时输出为O2u F O222 s R u u R =- 3s u 单独作用：1s u 、 2s u 、4s u 接地，此时输出为O3u 45 p 3 453////s R R u u R R R =+ N P N O3N 12F //u u u u u R R R =-∴ = F O3N 12 (1)//R u u R R =+ 45F 3 12453//(1)////s R R R u R R R R R =++ 4s u 单独作用：1s u 、 2s u 、3s u 接地，此时输出为O4u 35F O44 12354 //(1)////s R R R u u R R R R R =+ +
第 1 章常用半导体器件 自测题 、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 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为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一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其 (6) 若耗尽型N 沟道MOS 管的大于零，则其输入电阻会明显变小。( × ) 、选择正确 答案填入空内。 (l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。 A. 变窄 B. 基本不变 C.变宽 (2) 稳压管的稳压区是其工作在 C 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 (3) 当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。 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 (4) U GS=0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有 A 、 C 。 A. 结型管 B.增强型MOS 管 C.耗尽型MOS 管 四、 伏。 、写出图Tl.3 所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D= 0.7V。 图T1.3 解：U O1= 1.3V, U O2= 0V, U O3=-1.3V, U O4=2V, U O5= 1.3V, U O6= -2V。已知稳压管的稳压值U Z= 6V，稳 定电流的最小值I Zmin=5mA。求图Tl.4 所示电路中U O1 和U O2各为多少 (a) (b) T1.4 解：左图中稳压管工作在击穿状态， 右图中稳压管没有击穿，故 故U O2= 5V。 U O1= 6V。 五、电路如图T1.5 所示，V CC=15 V，试问： (1)R b=50k 时，Uo=? (2)若T 临界饱和，则R b=? 解：(1) = 100，U BE=0.7V。 大的特点。( √ )
一、判断下列说法是否正确，用“×”或“√”表示判断结果。 （10分） （1）在运算电路中，同相输入端和反相输入端均为“虚地”。 （ ） （2）电压负反馈稳定输出电压，电流负反馈稳定输出电流。 （ ） （3）使输入量减小的反馈是负反馈，否则为正反馈。 （ ） （4）产生零点漂移的原因主要是晶体管参数受温度的影响。 （ ） （5）利用两只NPN 型管构成的复合管只能等效为NPN 型管。 （ ） （6）本征半导体温度升高后两种载流子浓度仍然相等。 （ ） （7）未加外部电压时，PN 结中电流从P 区流向N 区。 （ ） （8）集成运放在开环情况下一定工作在非线性区。 （ ） （9）只要引入正反馈，电路就会产生正弦波振荡。 （ ） （10）直流稳压电源中的滤波电路是低通滤波电路。 （ ） 二、选择填空 （10分） （1）为了减小输出电阻，应在放大电路中引入； 为了稳定静态工作点，应在放大电路中引入。 （A ）电流负反馈 （B ）电压负反馈 （C ）直流负反馈 （D ）交流负反馈 （2）RC 串并联网络在RC f f π21 0= =时呈。 （A ）感性 （B ）阻性 （C ）容性 （3）通用型集成运放的输入级多采用。 （A ）共基接法 （B ）共集接法 （C ）共射接法 （D ）差分接法 （4）两个β相同的晶体管组成复合管后，其电流放大系数约为。 （A ）β（B ）β2 （C ）2β（D ）1+β （5）在（A ）、（B ）、（C ）三种电路中输出电阻最小的电路是； 既能放大电流，又能放大电压的电路是 。 （A ）共基放大电路 （B ）共集放大电路 （C ）共射放大电路 （6）当NPN 型晶体管工作在放大区时，各极电位关系为u C u B u E 。 （A ） > （B ） < （C ） = （D ）≤ （7）硅二极管的正向导通压降比锗二极管的。 （A ） 大 （B ） 小 （C ） 相等 三、（5分）图示电路中二极管为理想二极管，请判断它是否导通，并求出 u 0。
第8章波形的发生和信号的转换 自测题 一、改错：改正图T8.1所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。 (a) (b) 图T8.1 解：(a)加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。 (b)变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同名端。 二、试将图T8.2所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。 图T8.2 解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。如解图T8.2所示。 解图T8.2
三、已知图T8.3(a)所示方框图各点的波形如图(b)所示，填写各电路的名称。 电路1为正弦波振荡电路，电路2为同相输入过零比较器， 电路3为反相输入积分运算电路，电路4 为同相输入滞回比较器。 (a) (b) 图T8.3 四、试分别求出图T8.4所示各电路的电压传输特性。 (a) (b) 图T8.4 解：图(a)所示电路为同相输入的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T =±U Z。两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示。
解图T8.4 五、电路如图T8.5所示。 图T8.5 (1)分别说明A 1和A 2各构成哪种基本电路； (2)求出u O1与u O 的关系曲线u O1=f (u O )； (3)求出u O 与u O1的运算关系式u O =f (u O1)； (4)定性画出u O1与u O 的波形； (5)说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变？ 解:(1)A 1：滞回比较器；A 2：积分运算电路。 (2)根据12111112121 ()02 P O O O O N R R u u u u u u R R R R = ?+?=+==++ 可得：8T U V ±=± u O1与u O 的关系曲线如解图T8.5 (a)所示。 (3) u O 与u O1的运算关系式 1211121141 ()()2000()()O O O O O u u t t u t u t t u t R C =- -+=--+ (4) u O1与u O 的波形如解图T8.5(b)所示。 (5)要提高振荡频率，可以减小R 4 、C 、R l 或增大R 2。 (a) (b) 解图T8.5
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P型半导体中如果掺入足够量的五价元素，可将其改型为N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R G S大的特点。（√） （6）若耗尽型N沟道MOS管的U G S大于零，则其输入电阻会明显变小。（×） 解： 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）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 （3）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 （4）U G S＝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）B （4）A C 第一章题解－1
第一章题解－2 三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D ＝0.7V 。 图T1.3 解：U O 1≈1.3V ，U O 2＝0，U O 3≈－1.3V ，U O 4≈2V ，U O 5≈1.3V ， U O 6≈－2V 。 四、已知稳压管的稳压值U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Z mi n ＝5mA 。求图T1.4所示电路中U O 1和U O 2各为多少伏。 图T1.4 解：(a)图能击穿稳压，U O 1＝6V ；(b)图不能击穿，靠电阻分压，U O 2＝5V 。
第2章基本放大电路 自测题 一?在括号内用“V”和“X”表明下列说法是否正确。 1?只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用。（X） 2?可以说任何放大电路都有功率放大作用。（V） 3?放大电路中输出的电流和电压都是有源元件提供的。（X ） 4?电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。（X ） 5?放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。（V） 6?由于放大的对象是变化量，所以当输入直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化。 （X ） 7?只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。（X ） 二?试分析图T2.2各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)
(h) 图 T2.2 解：图(a)不能。V BB将输入信号短路。 图(b)可以。 图(c)不能。输入信号与基极偏置是并联关系而非串联关系。 图(d)不能。晶体管基极回路因无限流电阻而烧毁。 图(e)不能。输入信号被电容C2短路。 图⑴不能。输出始终为零。 图(g)可能。 图(h)不合理。因为G-S间电压将大于零。 图(i)不能。因为T截止。 三?在图T2.3所示电路中，已知V cc 12V ,晶体管p=100, R b 100k 。填空：要求先 填文字表达式后填得数。 (1)当U i 0V时，测得U BEQ 0.7V，若要基极电流I BQ 20 A,则R b和R W之和 负载后输出电压有效值U。( L U o)=( 0.3 )V。 R L R c 四、已知图T2.3所示电路中V cc 12V, R c 3k ，静态管压降U CEQ 6V ,并在输出端加负载电阻R L,其阻值为3k 。选择一个合适的答案填入空内。 (1)该电路的最大不失真输出电压有效值U om( A ); A.2V B.3V C.6V ⑵当U& 1mV时，若在不失真的条件下，减小R w，则输出电压的幅值将(C ); A.减小 B.不变 C.增大 (g) (i)
第一章 电路的基本概念和基本定律 1.1 在题1.1图中，各元件电压为 U 1=-5V ，U 2=2V ，U 3=U 4=-3V ，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载？ 解：元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI ；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI 。P>0时元件吸收功率是负载，P<0时，元件释放功率，是电源。 P 1=-P 2P 3=U P 4=-元件2、4 1.2 3t C e (u -=i =-R u =L u = 1.3 在题1.3图中，已知I=2A ，求U ab 和P ab 。 解：U ab =IR+2-4=2×4+2-4=6V ， 电流I 与U ab 为关联参考方向，因此 P ab =U ab I=6×2=12W 1.4 在题1.4图中，已知 I S =2A ，U S =4V ，求流过恒压源的电流I 、恒流源上的电压U 及它们的功率，验证电路的功率平衡。 +U 4 -b a 题1.3图
解：I=I S =2A ， U=IR+U S =2×1+4=6V P I =I 2R=22×1=4W ， U S 与I 为关联参考方向，电压源功率：P U =IU S =2×4=8W ， U 与I 为非关联参考方向，电流源功率：P I =-I S U=-2×6=-12W ， 验算：P U +P I +P R =8-12+4=0 U U 1.7 求题1.7图中的I x 和U x 。 a b 10Ω题1.4图 +6V - (a) 3Ω (b) 题1.7图 2
解：（a ）以c 为电位参考点，则V a =2×50=100V I 3×100=V a =100，I 3=1A ， I 2=I 3+2=3A ， U X =50I 2=150V V b =U X +V a =150+100=250V I 1×25=V b =250, I 1=10A ， I X =I 1+I 2=10+3=13A （ 6×由 1.8 20 1a V I =，5502 +=a V I ， 10503-=a V I 由KCL 得： I 1+I 2+I 3=0 即 010 50 55020=-+++a a a V V V 解得 V V a 7 100 -= 1.9 在题1.9图中，设t S m S e I i t U u α-==0,ωsin ,求u L 、i C 、i 和u 。
清华大学出版社模拟电子技术习题解答(课后同步) 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 杂质浓度 ，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 大于 漂移电流，耗尽层 变窄 。当外加反向电压时，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， 空穴 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？ 答：根据统计物理理论分析，PN 结的伏安特性可用式)1e (I I T V V s D -?=表示。 式中，I D 为流过PN 结的电流；I s 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； V T =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k .J /K -=?2313810，电子电量