第4章常用半导体器件-练习复习题

第4章：常用半导体器件-复习要点基本概念：了解半导体基本知识和PN结的形成及其单向导电性；掌握二极管的伏安特性以及单向导电性特点，理解二极管的主要参数及意义，掌握二极管电路符号；理解硅稳压管的结构和主要参数，掌握稳压管的电路符号；了解三极管的基本结构和电流放大作用，理解三极管的特性曲线及工作在放大区、饱和区和截止区特点，理解三极管的主要参数，掌握NPN型和PNP型三极管的电路符号。分析依据和方法：二极管承受正向电压（正偏）二极管导通，承受反向电压（反偏）二极管截止。稳压管在限流电阻作用下承受反向击穿电流时，稳压管两端电压稳定不变（施加反向电压大于稳定电压，否者，稳压管反向截止）；若稳压管承受正向电压，稳压管导通（与二极管相同）。理想二极管和理想稳压管：作理想化处理即正向导通电压为零，反向截止电阻无穷大。三极管工作在放大区：发射结承受正偏电压；集电结承受反偏电压；三极管工作在饱和区：发射结承受正偏电压；集电结承受正偏电压；三极管工作在截止区：发射结承受反偏电压；集电结承受反偏电压；难点：含二极管和稳压管电路分析，三极管三种工作状态判断以及三极管类型、极性和材料的判断。一、填空题1.本征半导体中价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，留下一个空位称为空穴，它们分别带负电和正电，称为载流子。2.在本征半导体中掺微量的五价元素，就称为N型半导体，其多数载流子是自由电子，少数载流子是空穴，它主要依靠多数载流子导电。3.在本征半导体中掺微量的三价元素，就称为P型半导体，其多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，它主要依靠多数载流子导电。4.PN结加正向电压时，有较大的电流通过，其电阻较小，加反向电压时处于截止状态，这就是PN结的单向导电性。5.在半导体二极管中，与P区相连的电极称为正极或阳极，与N区相连的电极称为负极或阴极。6.晶体管工作在截止区的条件是：发射结反向偏置，集电结反向偏置。7.晶体管工作在放大区的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。8.晶体管工作在饱和区的条件是：发射结正向偏置，集电结正向偏置。9.三极管IB、IC、IE之间的关系式是（IE＝IB＋IC），IC/IB的比值叫直流电流放大系数，△IC/△IB的比值叫交流电流放大系数。10.在电子技术中三极管的主要作用是：具有电流放大作用和开关作用。11.若给三极管发射结施加反向电压，可使三极管处于可靠的截止状态。12.已知某PNP型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为-9V、-6V和-6.2V，则三个电极分别为集电极、发射极和基极。13.已知某NPN型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为9V、6.2V和6V，则三个电极分别为集电极、基极和发射极。14.N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。15.P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。16.给半导体PN结加正向电压时，电源的正极应接半导体的P区，电源的负极通过电阻接半导体的N区。17.给半导体PN结加反向电压时，电源的正极应接半导体的N区，电源的负极通过电阻接半导体的P区。18.半导体三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。19.二极管的反向漏电流越小，二极管的单向导电性能就越好。20.半导体三极管是具有二个PN结即发射结和集电结。21.三极管的偏置情况为发射结正向偏置、集电结正向偏置时，三极管处于饱和状态。二、计算题1．如图所示电路，输入端A的电位UA＝+3V，B点的电位UB＝0V，电阻R接电源电压为-15V，求输出端F的电位UF。解：因为DA和DB为共阴极连接，A、B两端为它们的阳极，因此UA、UB中的高电位对应的管子将会优先导通。由UA＞UB可知，DA将会优先导通。如果DA为硅二极管，其正向压降为0V，则此时UF＝+3V。当DA导通后，DB因承受反向电压而截止。在此处，DA起的就是钳位作用，把F端的电位钳置在+3V；DB起隔离作用，把输入端B和输出端F隔离开。2．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。23．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：3．测得放大电路中三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，答案如下表所示：管号T1T2T3上ece中bbb下cec管型PNPNPNNPN材料SiSiSi4．测得放大电路中三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，答案如下表所示：管号T1T2T3上bcb中eee下cbc管型PNPPNPNPN材料GeGeGe5．如图所示，试求UAB，并说明二极管的作用。解：取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。U阳=－6VU阴=－12VU阳U阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V在这里，二极管起钳位作用。6．电路如图所示，试求：UAB,并说明D1、D2的作用。解：两个二极管的阴极接在一起，取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。U1阳=－6V，U2阳=0V，U1阴=U2阴=－12VUD1=6V（1分），UD2=12V∵UD2UD1∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=0V流过D2的电流为D1承受反向电压为－6V。在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。7．已知：二极管是理想的，试画出uo波形。解：ui8V，二极管导通，可看作短路uo=8Vui8V，二极管截止，可看作开路uo=ui8．输出特性曲线如图所示，在UCE=6V时，Q1点IB=40A,IC=1.5mA；Q2点IB=60A,IC=2.3mA。求：β解：在Q1点，有由Q1和Q2点，得9．在图示电路中，设D为理想二极管，已知输入电压ui的波形。试画出输出电压uo的波形图。解：首先从（b）图可以看出，当二极管D导通时，电阻为零，所以uo＝ui；当D截止时，电阻为无穷大，相当于断路，因此uo＝5V，即是说，只要判断出D导通与否，就可以判断出输出电压的波形。要判断D是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D两端电位的高低，从而得知是否导通。5iuV时，D导通，iouu5iuV时，D截止，5ouVuo与ui的波形对比如右图所示：10．一晶体管的极限参数为PCM＝100mW，ICM＝20mA，U（BR）CEO＝15V，试问在下列情况下，哪种是正常工作？⑴UCE＝3V，IC＝10mA；⑵UCE＝2V，IC＝40mA；⑶UCE＝6V，IC＝20mA。解：(1)能正常工作。（2）不能正常工作。集电极电流太大。（3）不能正常工作。其积大于集电结耗散功率。11．试总结晶体三极管分别工作在放大、饱和、截止三种工作状态时，三极管中的两个PN结所具有的特点。解：三极管工作在放大工作状态时，集电结反偏，发射结下偏。三极管工作在饱和工作状态时，发射线和集电结均正偏。三极管工作在截止工作状态时，发射线和集电结均反偏。12．稳压二极管技术数据为：稳压值UZ=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，负载电阻RL=2k，输入电压ui=12V，限流电阻R=200。若负载电阻变化范围为1.5k~4k，是否还能稳压？解：UZ=10Vui=12VR=200Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k(1.5k~4k)iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i=（ui-UZ）/R=（12-10）/0.2=10（mA）iZ=i-iL=10-5=5（mA）RL=1.5k,iL=10/1.5=6.7（mA）,iZ=10-6.7=3.3（mA）RL=4k,iL=10/4=2.5（mA）,iZ=10-2.5=7.5（mA）负载变化,但iZ仍在12mA和2mA之间,所以稳压管仍能起稳压作用13．三极管电路如图所示，已知：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k，当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？解：USB=-2V，IB=0，IC=0，Q位于截止区USB=2V，IB=(USB-UBE)/RB=(2-0.7)/70=0.019mAIC=IB=500.019=0.95mAICS=2mA，Q位于放大区IC最大饱和电流ICS=(USC-UCE)/RC=(12-0)/6=2mAUSB=5V，IB=(USB-UBE)/RB=(5-0.7)/70=0.061mAIC=IB=500.061=3.05mAICS=2mAQ位于饱和区(实际上，此时IC和IB已不是的关系）14．图中通过稳压管电流IM等于多数？R值是否合适？解：15．测得某一晶体管的IB＝10μA,IC＝1mA,能否确定它的电流放大系数？什么情况下可以？什么情况下不可以？答：不可以。放大情况下可以；饱和情况下不可以。16．求图示电路中，D为理想二极管，已知ui的电压波形。试画出输出电压uo的波形图。解：5iuV时，D导通，iouu，5iuV时，D截止，5ouVuo与ui的波形对比如右图所示：17．求图示电路中，D为理想二极管，已知ui的电压波形。试画出输出电压uo的波形图。解：5iuV时，D导通，5ouV，5iuV时，D截止，iouuuo与ui的波形对比如右图所示：