模电作业及答案分解
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作业及答案 第一章 1、什么是P型半导体、N型半导体、PN结? P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成P型半导体,亦可称为空穴型半导体。主要靠空穴导电。 N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成N型半导体,亦可称为电子型半导体。主要靠自由电子导电 PN结:采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性。
2、简述PN结的单向导电性。 在PN结上外加一电压,如果P型一边接正极,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,电流可以顺利通过,即PN结外加正向电压时处于导通状态。如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过,即PN结外加反向电压时处于截止状态。这就是PN结的单向导电性。
3、简述PN结的伏安特性。 如左图所示,当PN结外加正向电压,电流i随电压u按指数规律变化;当PN结外加反向电压,首先没有电流流过,但当反向电压增大到一定程度时,反向电流将急剧增加,将PN结反向击穿。
P. 67 四、已知稳压管的稳压值6VZU,稳定电流的最小值min5mAZI。求图T1.4所示电路中1oU和2oU各为多少伏。 解: (a) 1316V2=1086(500102)6LoDZ
L
o
RKUUVVUVRRKUV
只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时,稳压管输出电压才为:
(b) 226V5=105(55)5LoLoRKUUVVRRKUV只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时,稳压管输出电压才为: P. 69-70: 1.3,1.6 1.3 电路如图P1.3所示,已知tuisin5(V),二极管导通电压UD=0.7V。试画出iu与ou的波形图,并标出幅值。
图P1.3 解图P1.3 1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压6ZUV,最小稳定电流 min5ZImA,最大稳定电流max25ZImA。
(1)分别计算IU为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压OU的值; (2)若35IUV时负载开路,则会出现什么现象? 为什么? 解: 图Pl.6 (1)只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时,输出电压才为6V。
∴VUI10时,VURRRUILLO3.3;
VUI15时,5LOILRUUVRR;
VUI35时,11.7LOIZLRUUVURR,∴VUUZO6。 (2)当负载开路时,mAImARUUIZZIZ2529max,故稳压管将因功耗过大而烧毁。 P. 70: 1.8, 1.9, 1.10。 1.8 现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流,标出其方向,并在圆圈中画出管子,且分别求出它们的电流放大系数β。
(a) (b) 图Pl.8 解: 由于晶体管的集电极电流与发射极电流近似相等,而图中两只管子的两个已知电流相差悬殊,故它们中的小者为基极电流,大者为集电极电流或发射极电流。 根据图(a)所示晶体管的基极电流(10uA)流入管子,所以它是NPN型管;根据图(b)所示晶体管的基极电流(100uA)流出管子,所以它是PNP型管。 其晶体管如下图所示:
(a) (b) 放大倍数分别为
311001010amAmA 355010010bmAmA
1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子,并说明它们是硅管还是锗管。
图P1.9 解: 因为六只晶体管均在放大电路中,通常工作在放大状态,所以直流电位相近的两个极分别为发射极和基极,另一极为集电极;若集电极电位最高,则为NPN型管,电位最低的为发射极,电位居中的是基极;若集电极电位最低,则为PNP型管,电位最高的为发射极,电位居中的为基极。如果b-e间电压在0.1~0.3V之间,则为锗(Ge)管;如果b-e间电压在0.6~0.8V之间,则为硅(Si)管。 如解图1.9。
解图1.9 1.10电路如图P1.10所示,晶体管导通时0.7BEUV,β=50。试分析BBV为0V、1V、3V三种情况下T 的工作状态及输出电压Ou的值。 解:
(1)当0BBV时,BEonUU,T 截止,12OuV。
(2)当1BBVV时,因为 60BBBEBbVUIAR 图P1.10
3CBIImA 9OCCCcuVIRV 所以T处于放大状态。 (3)当3BBVV时,因为460BBBEBbVUIAR 23110.7CBoCCCcBEIImAuVIRVUV 所以T处于饱和状态。
第二章 1、 画出晶体管单管放大电路的三种基本接法电路、直流输入回路、交流输入回路,写出其动态特性参数:Au、Ri、Ro。 解: (1) 基本共射放大电路:
ui
VBB
Rb
Vcc
Rc
uo
(a)(b)TRb
Rc
TVBBVCCRbRcTUo
Ui
(c)(a)基本共射放大电路 (b)直流输入回路 (c)交流输入回路 基本共射放大电路的动态特性参数:
ocibbeiibbe
i
oc
URURrURRrIRR
电压放大倍数:输入电阻:输出电阻:
Au==-
(2) 基本共集放大电路: ui
VBB
Rb
Vcc
Re u
o
(a)(b)
TRb
Re
TVBB
VCC
RbRe
TUo
Ui
(c)(a)基本共集放大电路 (b)直流输入回路 (c)交流输入回路 基本共集放大电路的动态特性参数: (1)(1)(1)()||=1(1)oeibbeeiibbeeibbeebbeoebbeeURURrRURRrRIRrRRrRRRrR
电压放大倍数:输入电阻:输出电阻:
Au==
(3) 基本共基放大电路: TRe
ui
VBB
VCC
Rc
uo
TRe
Rc
Uo
Ui
(a)
(c)
TReR
c
(b)VBB
VCC
(a)基本共基放大电路 (b)直流输入回路 (c)交流输入回路 基本共基放大电路的动态特性参数:
(1)1ocibeeibeieiocURUrRUrRRIRR
电压放大倍数:输入电阻:输出电阻:
Au== 2、 说明晶体管单管放大电路的三种接法的特点。 (1)共射电路既能放大电流又能放大电压,输入电阻居三种电路之中,输出电阻较大,频带较窄。 (2)共集电路只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路,并且具有电压跟随的特性。 (3)共基电路只能放大电压不能放大电流,输入电阻小,电压放大倍数、输出电阻和共射电路相当,是三种接法中高频特性最好的电路。
P.138:习题:2.1、2.2 2.1 分别改正图P2.1所示各电路中的错误,使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法。
(a) (b)
(c) (d) 图P2.1 解: (a)将-VCC改为+VCC。 (b)在+VCC与基极之间加Rb。 (c)将VBB反接,且在输入端串联一个电阻或一个电容。 (d)在VBB支路加Rb,电容极性左边为“+”,在-VCC与集电极之间加Rc。
2.2画出图P2.2所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。 (a) (b) (c) (d) 图P2.2 解: 图P2.2所示各电路的直流通路如解图P2.2.1所示:
R1R2
R3
T
V
(a)TR1R2R3R4V(b)T2
T1
R1
R2
R3
R4
V
(c)T
R1
R2
R3
(d)
解图P2.2.1 图P2.2所示各电路的交流通路如解图P2.2.2所示: