模拟电子技术-第1章

第1章 半导体二极管及其应用试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。

设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。

解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，)7.02.22.28.17.012(A +⨯+-=VV B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有V C ＝12V ，V D ＝0V二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。

解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通V O1（b ）V D2＇＝[－3－（－29）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通V O2图E1.2（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。

D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。

二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。

图E1.3解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。

（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。

（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。

（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。

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I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为。

A. 83B. 91C. 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.增大B.不变C.减小解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A1.2 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P1.3所示，已知u i＝10sinωt(v)，试画出u i与u O的波形。

设二极管正向导通电压可忽略不计。

图P1.3解图P1.3解：u i和u o的波形如解图P1.3所示。

1.4 电路如图P1.4所示，已知u i＝5sinωt(V)，二极管导通电压U D＝0.7V。

试画出u i与u O的波形，并标出幅值。

图P1.4解图P1.4解：波形如解图P1.4所示。

1.5 电路如图P1.5（a）所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图（b）所示，二极管导通电压U D＝0.7V。

试画出输出电压u O的波形，并标出幅值。

图P1.5解：u O的波形如解图P1.5所示。

解图P1.51.6 电路如图P1.6所示，二极管导通电压U D＝0.7V，常温下U T≈26mV，电容C对交流信号可视为短路；u i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解：二极管的直流电流I D＝（V－U D）/R＝2.6mA其动态电阻r D≈U T/I D＝10Ω故动态电流有效值I d＝U i/r D≈1mA 图P1.61.7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。

第一章习题与答案1.什么是PN结的偏置？PN结正向偏置与反向偏置时各有什么特点？答：二极管（PN结）阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称二极管正向偏置，简称正偏，此时二极管处于导通状态，流过二极管电流称作正向电流。

二极管阳极接电源负极，阴极接正极，二极管处于反向偏置，简称反偏，此时二极管处于截止状态，流过二极管电流称为反向饱和电流。

把二极管正向偏置导通、反向偏置截止的这种特性称之为单向导电性。

2.锗二极管与硅二极管的死区电压、正向压降、反向饱和电流各为多少？答：锗管死区电压约为0.1V，硅管死区电压约为0.5V。

硅二极管的正向压降约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3V。

硅管的反向电流比锗管小，硅管约为1uA，锗管可达几百uA。

3.为什么二极管可以当作一个开关来使用？答：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。

4.普通二极管与稳压管有何异同？普通二极管有稳压性能吗？答：普通二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。

稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本保持不变。

而普通二极管反向击穿后就损坏了。

这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

因此，普通二极管在未击穿的条件下具有稳压性能。

5.选用二极管时主要考虑哪些参数？这些参数的含义是什么？答：正向电流IF：在额定功率下，允许通过二极管的电流值。

正向电压降VF：二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。

最大整流电流（平均值）IOM：在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。

反向击穿电压VB：二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。

正向反向峰值电压VRM：二极管正常工作时所允许的反向电压峰值。

第一章思考题与习题解答1-1 名词解释半导体、载流子、空穴、自由电子、本征半导体、杂质半导体、N型半导体、P型半导体、PN结。

解半导体——导电能力介乎于导体与绝缘体之间的一种物质。

例如硅(Si)和锗(Ge)，这两种半导体材料经常用来做晶体管。

载流子——运载电流的粒子。

在导体中的载流子就是自由电子；半导体中的载流子有两种，就是自由电子与空穴，它们都能参加导电。

空穴——硅和锗均为共价键结构，属于四价元素。

最外层的四个电子与相邻原子最外层电子组成四个共价键，每一个共价键上均有两个价电子运动。

当环境温度升高(加热或光照)时，价电子获得能量摆脱原子核与共价键对它的束缚进入自由空间成为自由电子，在原来的位置上就出现一个空位，称为空穴。

空穴带正电，具有吸引相邻电子的能力，参加导电时只能沿着共价键作依次递补式的运动。

自由电子——位于自由空间，带负电，参加导电时，在自由空间作自由飞翔式的运动，这种载流子称为自由电子。

本征半导体——不掺任何杂质的半导体，也就是指纯净的半导体，称为本征半导体。

杂质半导体——掺入杂质的半导体称为杂质半导体。

N型半导体——在本征硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷P)，就形成含有大量电子的N型杂质半导体，又称电子型杂质半导体，简称N型半导体。

P型半导体——在本征硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如硼B)，就形成含大量空穴的P型杂质半导体，又称空穴型杂质半导体，简称P型半导体。

PN结——将一块P型半导体与一块N型半导体放在一起，通过一定的工艺将它们有机地结合起来，在其交界面上形成一个结，称为PN结。

1-3 选择填空(只填a、b…以下类同)(1)在PN结不加外部电压时，扩散电流漂移电流。

(a.大于，b.小于，c.等于)(2)当PN结外加正向电压时，扩散电流漂移电流。

(a1.大于，b1.小于，c1.等于)此时耗尽层。

(a2.变宽，b2.变窄，c2.不变)(3)当PN结外加反向电压时，扩散电流漂移电流。

第一章半导体二极管和三极管第一部分客观题1、正偏二极管端电压增加5％，通过二极管的电流（）。

A 增大约5％B 增大小于5％C 增大大于5％D 基本不变。

图1-12、图1-1可用于测量二极管的直流电阻RD 。

当图中电源电压E加倍时，RD会（）。

A 加倍B 变大C 不变D 变小3、工作在放大区的某三极管，如果当从12增大到22时，从1变为2，那么它的约为（）。

A 70B 83C 91D 1004、在本征半导体中加入（）元素可以形成N型半导体。

A 五价B 四价C 三价D 二价5、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 前者正偏、后者正偏B 前者正偏、后者反偏C 前者反偏、后者正偏D 前者反偏、后者反偏6、稳压管的稳压区是其工作在（）A 正向导通B 方向截止C 反向击穿7、关于晶体管特性曲线的用途，下述说法中的（）不正确。

A. 判断BJT的质量B. 估算BJT的一些参数C. 计算放大电路的一些指标D.分析放大器的频率特性8、因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。

（）9、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。

（）10、若耗尽层N沟道MOS管的大于零，则其输入电阻会明显变小。

（）11、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。

（）12、若测得一支BJT 的电流IB=50uA，IC=2.5 mA ,则该管的≈IC/IB=50。

（）13、工作点是指BJT 的电流和电压在其特性曲线上对应的点。

（）14、放大区IC IB。

因>>1, 故BJT适于电流放大，不适于作电压放大。

（）15、放大管集电结反向电压增大，会使集电极电流iC 增大，这是因为此时集电结对从基区扩散过来的载流子吸引力增大的结果。

（）16、PNP和NPN是一种对称结构。

因此将发射极与集电极对调使用，BJT仍然能正常放大信号。

（）17、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。