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作业习题解答在题图中，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。
本题中元件1、2、4上电流和电流为非关联参考方向，元件3上电压和电流为关联参考方向，因此P 1=-U 1×3= -（-5）×3=15W ； P 2=-U 2×3=-2×3=-6W ； P 3=U 3×（-1）=-3×（-1）=3W ； P 4=-U 4×（-4）=-（-3）×（-4）=-12W 。
元件2、4是电源，元件1、3是负载。
在题图中，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。
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 求题图中的U 1、U 2和U 3。
解：此题由KVL 求解。
对回路Ⅰ，有： U 1-10-6=0，U 1=16V 对回路Ⅱ，有：U 1+U 2+3=0，U 2=-U 1-3=-16-3=-19V 对回路Ⅲ，有：U 2+U 3+10=0，U 3=-U 2-10=19-10=9V验算：对大回路，取顺时针绕行方向，有：-3+U 3-6=-3+9-6=0 ，KVL 成立+U 4-题1.1图题1.4图+U 3--3V ++6V -题1.6图求题图中a 点的电位V a 。
第7章7.1 图P7.1所示桥式整流电容滤波电路中，已知R L =50Ω，交流电压有效值U 2=15V ，f=50HZ ，试决定滤波电容C 的大小并求输出电压U O （A V ）﹑通过二极管的平均电流I D （A V ）及二极管所承受的最高反向电压U RM 。
解：C ≥F μ1000~600501502)5~3R 2T 5~3L =⨯⨯=（）（U O(A V)=1.2U 2=1.2×15=18V通过二极管的平均电流为A R U I I L AV O AV O AV D 18.0502182121)()()(=⨯=== 二极管承受最高反向电压为V U U RM 2115222=⨯==7.2 图P7.2所示桥式整流电容滤波电路中，已知R L =50Ω，C=2200μF ，测得交流电压有效值U 2=20V ，如果用直流电压表测得输出电压U O 有下列几种情况：（1）28V;(2)24V ；（3）18V;（4）9V 。
试分析电路工作是否正常并说明故障原因。
解：（1）R L 开路，U O =1.4×20=28V(2)正常，U O =1.2×20=24V 图P7.1 图P7.2（3）C 开路U O =0.9×20=18V（4）因二极管开路电路变为半波整流同时C 开路，U O =0.45×20=9V7.3已知桥式整流电容滤波电路中负载电阻R L =20Ω，交流电源频率为50Hz ，要求输出电压U O （A V ）=12V ，试求变压器二次电压有效值U 2，并选择整流二极管和滤波电容。
解：变压器二次电压的有效值为V U U AV O 102.1122.1)(2===通过二极管的平均电流 A R U I L AV O AV D 3.02021221)()(=⨯== 二极管承受的最高反向电压为 V U U RM 1410222=⨯==所以，可选择I 1≥（2-3）I D （A V ）=（0.6~0.9）A 、U RM ＞14V 的二极管，查手册知，可用4只1N4001二极管组成桥式整流电路。
第2章放大电路中某三极管三个管脚○1○2○3测得对地电位-8V ，-3V,和3V 、12V 、，试判别此管的三个电极，并说明它是NPN 管还是PNP 管，是硅管还是锗管解：放大电路中的发射结必定正偏导通，其压降对硅管为，对锗管则为。
（1）三极管工作在放大区时，U B 值必介于U C 和U E 之间，故对应的管脚○3为基极，U B =，○2脚电位与○3脚基极电位差为，所以○2脚为发射极，则○1脚为集电极，该管为PNP 锗管。
（2）由于○3脚电位为介于3V 和12V 之间，故○3脚为基极，○1脚电位低于○3脚，故○1脚为发射极，则○2脚为集电极，该管为NPN 硅管。
对图所示各三极管，试判别其三个电极，并说明它是NPN 管还是PNP 管，估算其β值。
解：（a ）因为i B <i C <i E ，故①、②、③脚分别为集电极、发射极和基极。
由电流流向可知是NPN 管：4904.096.1==≈mAmAi i B C β （b ）①、②、③脚分别为基极、集电极和发射极。
由电流流向知是PNP 管10001.01==≈mAmA i i B C β 图所示电路中，三极管均为硅管，β=100，试判断各三极管的工作状态，并求各管的图图I B 、I C 、U CE 。
解：（a ）mA k VV I B 1.0517.06≈Ω-=设三极管工作在放大状态，则 I C =βI B =100×=10mA U CE =16V －10mA ×1k Ω=6V由于U CE =6V>U CE =，三极管处于放大状态，故假设成立。
因此三极管工作在放大状态，I B =，I C =10 mA ，U CE =6V 。
（b ）mA k VI B 077.056)7.05(=Ω-=设三极管工作在放大状态，则得 I C =βI B =100×= 则U CE =-(5V －×3k Ω)=-(5V － ＞0说明假设不成立，三极管已工作在饱和区，故集电极电流为mA k V R U V I I C CES CC CS C 57.13V3.0-5=Ω=-==因此三极管的I B=，I C=，U CE=U CES≈（c）发射结零偏置，故三极管截止，I B=0，I C=0，U CE=5V。
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1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R大的特点。
( √)其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、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 管三、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。
半导体器件的基础知识1.1电路如图P1.1所示，已知U i = 5sin与U o的波形，并标出幅值。
cot (V)，二极管导通电压U D= 0.7V。
试画出U i1.2电路如图P1.2 (a)所示，其输入电压电压U D= 0.7V。
试画出输出电压U o的波形，并标出幅值。
P1.2解：波形如解图P1.1所示。
U I1和U I2的波形如图(b)所示，二极管导通»1|O"ilG---- 冏(II)O +厂f+5 V>0.3解：U o的波形如解图P 1.2所示。
(h>w…/V30.3fl 心V3H 3 (J叫yv0 3(t呵/V1.5电路如图P 1.5(a )、(b )所示，稳压管的稳定电压U Z = 3V, R 的取值合适，U i 的波解图P1.21.3已知稳压管的稳定电压 U Z = 6V,稳定电流的最小值I zmi 尸5mA 最大功耗P z 心150mW 试求图P1.3所示电路中电阻 R 的取值范围。
0 *图 P1.3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 Z Q i Zmin ,所以其取值范围为U IU zR ———-0.36 〜1.8k1.4已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压 LZ = 6V,最小稳定电流I zmin = 5mA 最大 稳定电流 (1) (2) I Zmax — 25mA别计算U 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值; 若U = 35V 时负载开路，则会出现什么现象？为什么？I kQR50(11图 P1.4解： 以稳压管未击穿。
故U oR LU I 3.33VR R L当U = 15V 时，若U 尸U Z = 6V ,则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管 未击穿。
故(1)当U = 10V 时，若UhU Z = 6V,则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所 U oR L R L U I 5V当U = 35V 时,⑵R稳压管中的电流大于最小稳定电流 I zmin ,所以U O = LZ = 6V 。
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 TV Vs 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)(C 1060217731.1q 19库伦-⨯=，则)V (2.11594T V T =，在常温（T=300K ）下，V T =25.875mV=26mV 。
当外加正向电压，即V 为正值，且V 比V T 大几倍时，1e T V V>>，于是T V V s e I I ⋅=，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN 结为正向导通状态.外加反向电压，即V 为负值，且|V|比V T 大几倍时，1e T V V<<，于是s I I -≈，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。
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设计的击穿电压后，PN图1.1.1 PN 伏安特性结发生击穿。
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（E g—PN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C b和扩散电容C d组成。
势垒电容C b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C d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(N p)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，载流子积累图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累增加了△Q；反之，则减小，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C d来模拟。
C d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，势垒区变窄，扩散电流大于漂移电流。
2、在常温下，硅二极管的门限电压约0.6 V，导通后在较大电流下的正向压降约0.7 V；锗二极管的门限电压约0.1 V，导通后在较大电流下的正向压降约0.2 V。
3、在常温下，发光二极管的正向导通电压约 1.2~2V ，高于硅二极管的门限电压；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5~10 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5μA ，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. 10μAb. 15μAc. 20μAd. 40μA5、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()qV /KT S I I e =-1将V=1.5V 代入方程式可得：()//I e e lg I lg lg e .--=⨯-≈⨯⨯=-+=121500261215002620101201015002012143426故()I .A =⨯1421810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A .μ20，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 （E g —PN 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A I S μ10= ）解：由公式 ()()D D T qV /KT V /V D S S I I e I e =-=-11 由于A I S μ10=， V T =0.026V正向偏置V D =0.26V 时()()()()D T V /V ./.D S I I e e e A .A μ=-=-=-==0260026101101101220264022当反向偏置D V V =-1时 D S I I A μ≈-=-102.1.2 写出题图2.1.2所示各电路的输出电压值，设二极管均为理想二极管。
解：V O1≈2V （二极管正向导通），V O2＝0（二极管反向截止），V O3≈－2V （二极管正向导通），V O4≈2V （二极管反向截止），V O5≈2V （二极管正向导通），V O6≈－2V （二极管反向截止）。
2.1.3 重复题2.1.2，设二极管均为恒压降模型，且导通电压V D ＝0.7V 。
解：U O1≈1.3V （二极管正向导通），U O2＝0（二极管反向截止），U O3≈－1.3V （二极管正向导通），U O4≈2V （二极管反向截止），U O5≈1.3V （二极管正向导通），U O6≈－2V （二极管反向截止）。
2.1.4 设题图2.1.4中的二极管均为理想的（正向可视为短路，反向可视为开路），试判断其中的题图2.1.2二极管是导通还是截止，并求出A 、Q 两端电压AO U 。
解：题图2.1.4所示的电路图中，图（a ）所示电路，二极管D 导通，V AO =－6V ，图（b ）所示电路，二极管D 1导通，D 2截止，V AO =－0V ，图（c ）所示电路，二极管D 1导通，D 2截止，V AO =－0V 。
