模拟电子技术基础(王淑娟、于泳)全部课后答案(高等教育出版社)

模拟电子技术答案第2章【2-1】填空：1．本征半导体是，其载流子是和。两种载流子的浓度。2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。3．漂移电流是在作用下形成的。4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。它工作在。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。2.杂质浓度，温度。3.少数载流子，(内)电场力。4.单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流IS。5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）6.增大;【2-2】试分析图2.10.1电路，计算电位器调节端对地的输出电压范围。oU330W1kW12V-V12+1kWab图2.10.1题2-2电路图解：二极管的正向特性曲线，当电流较大时，比较陡直，也具有一定的稳压特性。此题就是利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。可以从其他电源转换而来，例如图中的±12V直流电源，比通过电阻降压要好。两个二极管正偏工作，a、b二点间的电压为1.4V。330W的电位器跨接在a、b二点之间，a点是+0.7V，b点是-0.7V。Uo对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V，电位器的中点是0V。【2-3】电路如图2.10.2所示，二极管均为理想二极管，电压U为220V市电，L1、L2和L3为3个灯泡，请分析哪个灯泡最亮。+-VD1VD2VD3UL1L2L3图2.10.2题2-3电路图[解]根据题意，电压U为220V交流市电，故该电路的分析应该从正半周和负半周两个方面进行。在正半周，D2导通，L2被短路，D1和D3截止，L1和L3各分得电压110V；在负半周，D1和D3导通，L1和L3被短路，L2上承受220V电压；故L2灯最亮。【2-4】在图2.10.3电路中，U1和U2分别为大小合适的电源，U10、U20。二极管D1和D2的正向导通电压为UD，耐压为无穷大，且12DUUU。请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A点的电压表达式。2R1R1VD2VDR1iR2iD1iD2iuiuo1UU2A图2.10.3题2-4电路图[解]当输入电压很低时，iAuU，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通，计算可得：12DR1R212UUUiiRR+此时输出电压为12Do1112UUUuURRR+，定义此电压为Uth。当1ithUuU时，二极管D1和D2均为导通状态，此时oiuu，输出电压跟随输入电压变化；当i1uU时，二极管D1导通，D2截止，输出电压o1uU。此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。uouiUUthU图1.4.8例1.4.4解图【2-5】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt(mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。假设电容C容量足够大。++CR+k5WV6iuVD+DuDia)(图2.10.4题2-5电路图1．静态分析静态，是指ui=0，这时ui视作短路，C对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设UD=0.6V则DD6V(60.6)V1.08mA5kUIRW对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。2．动态分析对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范围内，故可用动态电阻rd等效，且DdD1iru，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。二极管伏安特性方程：)1e(TD/SDUuIi(1.4.1)由于二极管两端电压UDUT=26mV，故式1.4.1可简化为：TD/SDeUuIiTDDDddd1UIuirW07.241.08mA26mVDTdIUr所以diddd0.02sin(V)0.83sin(mA)24.07()uutitrrW3．交流和直流相叠加)(mAsin83.008.1dDDtiIi++)(Vsin02.06.0dDDtuUu++4．uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。Rk5WD+DIV6++Rk5Wdu+diRidriu1DU(a)(b)(c)0mA/DitDI08.di83.00V/DutDU6.002.0du(d)图1.4.2例1.4.1解图【2-6】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？IUD+RVCC图2.10.5题2-6电路图解：该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降UD=660-（230）=600mV因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。【2-7】试分析图2.10.6所示电路的工作情况，图中二极管为理想二极管，u2=10sin100tV。要求画出uO的波形图，求输出电压uO的平均值UO(AV)。图2.10.6题2-7电路图解：当u20时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，uO为正；当u20时，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，uO仍为正。实现桥式整流，波形如图1-12。Oωtππ2π3π4Oωtu2uO10Vπo(AV)0110sind()6.37VπUtt【2-8】在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流。（1）UA=10V，UB=0V；（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。UY1k1kVDAVDBR9kIRUAUBIDAIDB电路图解：（1）AVD导通，BVD截止DBDAR10V0,1mA(19)(k)III+Wu1u2iOVD4RLuOVD1VD2VD3YR9VUIR（2）AVD导通，BVD截止DBDAR6V0,0.6mA10kIIIWYR5.4VUIR（3）AVDBVD均导通R5V0.53mA9.5kIWRDADB0.26mA2IIIYR4.74VUIR【2-9】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V，正向压降均为0.7V。求2.10.9各电路的输出电压UO。VDZ1VDZ225VUO1kW()bVDZ1VDZ225VUO1kW()c()d()aVDZ1VDZ225VUO1kWVDZ1VDZ225VUO1kW图2.10.9题2-10电路图解：图(a)15V;图(b)1.4V;图(c)5V;图(d)0.7V.【2-10】有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V。如果要得到3V的稳定电压，应如何连接？解：连接方法如图1-5。DZ1DZ2UO1kWUI图1-5第四章【4-1】填空：1．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。2．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是控制型器件。7.结型，绝缘栅型，多数，单极型。8.电压，电流。【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1(a)、(b)所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。uGS/ViD/mA24OuGS/ViD/mA2461241234DS10VUDS10VU1650(a)(b)图4.7.1题4-2特性曲线：（a）P沟道增强型MOS管，开启电压UGS（th）＝－2V，IDO=-1mA在工作点（UGS＝－5V，ID＝－2.25mA）处，gm=DODGS(th)21.5mSIIU（b）N沟道耗尽型MOSFET，夹断电压GS(off)4VU，DSS4mAI在工作点（UGS＝－2V，ID＝1mA）处，【4-3】已知图4.7.2(a)所示电路中场效应管的转移特性如图4.7.2(b)所示。求解电路的Q点和Au。VTuiuoRdgRGG3VV10MWDD15VV+10kWOuGS/ViD/mA2461234(a)(b)图4.7.2题4-3电路图解：由图4.3(b)转移特性曲线可得：UGS(th)=2V，过点(6,4)和(4,1)代入2GSDDOGS(th)(1)uiIU，可得IDO=1mA由图4.3(a)电路图可得：UGSQ=3VGSQ22DQDOGS(th)3(1)1(1)0.25mA2uIIUUDSQ=VDD-IDQRd=15V-0.25mA10kΩ=12.5VDODQ()121240.5mS2mGSthIIgUAu=-gmRd=-0.5mS·10kΩ=-5【4-4】电路如图4.7.3所示，设MOS管的参数为UGS(th)=1V，IDO=500uA。电路参数为VDD=5V，－VSS=－5V，Rd=10kΩ，R=0.5kΩ，IDQ=0.5mA。若流过Rg1、Rg2的电流是IDQ的1/10，试确定Rg1和Rg2的值。VTVDDRg2uiC1C2uoRg1RdVSSRSsuRVTVDDRg2uiC1C2RLuoRg1RSRgCSRd图4.7.3题4-4电路图图4.7.4题4-6电路图解：2GSDDOGS(th)(1)uiIU，即0.5=0.5(uGS/1-1)2由此可得：uGS=2V流过Rg1、Rg2的电流约为0.05mA，即有Rg1+Rg2=10/0.05kΩ=200kΩg2GSGSDDSSDSSg1g2(2)()RuuuVVIRVRR+g22V10V(0.50.5)V200kΩR于是可得：Rg2=45kΩ，Rg1=155kΩmS【4-5】电路如图4.7.3所示，已知Rd=10kΩ，Rs=R=0.5kΩ，Rg1=165kΩ，Rg2=35kΩ，UGS(th)=1V，IDO=1mA，电路静态工作点处UGS=1.5V。试求共源极电路的小信号电压增益Au=uo/ui和源电压增益Aus=uo/us。解：GSQ22DQDOGS(th)1.5(1)1(1)0.25mA1uIIUUDSQ=VDD-(-VSS)-IDQ(Rd+R)=5V+5V-0.25mA10.5kΩ=7.375VDODQmGS(th)121241mS1IIgUmgsdugsmgs1mS10kΩ2011mS0.5kΩ3gURAUgUR++Ri=Rg1//Rg2=28.875kΩooiiususissi2028.8756.55328.8750.5uuuRAAuuuRR++gm＝DSSDGS(off)2IIU=1【4-6】电路如图4.7.4，场效应管的rdsRD，要求：1.画出该放大电路的中频微变等效电路；2.写出uA、Ri和Ro的表达式；3.定性说明当Rs增大时，uA、Ri和Ro是否变化，如何变化？4.若CS开路，uA、Ri和Ro是否变化，如何变化？写出变换后的表达式。解：此题的场效应管是增强型的，所以要用增强型的转移特性曲线方程式2GS(th)GSQDODQ)1(UUIISDQG2G1G2DDSGGSQRIRRRVUUU+DSQDDSDDQ()UVRRI+由以上三个式子可求出电路的静态工作点。1.略2.电压增益Au=–gm（Rd//RL）对转移特性曲线方程求导数，可得DODQGS(th)m2IIUg输入电阻)//(G2G1GiRRRR+输出电阻DoRR3.Rs的增大，会使UGS有所下降