模拟电子技术基础习题及答案(清华大学出版社)

第一章半导体器件1-1当T=300K时，锗和硅二极管的反向饱和电流IS分别为1A和0.5pA。如将此两个二极管串联起来，有1μA的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？解：二极管正偏时，TDUUSeII，STDIIlnUU对于硅管：mV6.179A1mA1lnmV26UD对于锗管：mV8.556pA5.0mA1lnmV26UD1-2室温27C时，某硅二极管的反向饱和电流IS=0.1pA。（1）当二极管正偏压为0.65V时，二极管的正向电流为多少？（2）当温度升至67C或降至10C时，分别计算二极管的反向饱和电流。此时，如保持（1）中的正向电流不变，则二极管的正偏压应为多少？解：（1）mA2.7e101.0eIImA26mA65012UUSTD（2）当温度每上升10℃时，SI增加1倍，则pA107.72101.02)27(I)10(IpA6.12101.02)27(I)67(I37.312102710SS412102767SST=300k(即27℃)，30026qKmA26300qKqKT)27(UT即则67℃时，mA7.716pA107.7mA2.7ln8.22U,C10mA7.655pA6.1mA2.7ln5.29U,C67mV8.2226330026)10(UmV5.2934030026)67(U3DDTT时时1-3二极管电路如图P1-3（a）所示，二极管伏安特性如图P1-3（b）所示。已知电源电压为6V，二极管压降为0.7伏。试求：（1）流过二极管的直流电流；（2）二极管的直流电阻DR和交流电阻Dr。解：（1）mA53100V7.06ID（2）49.0mA53mA26ImA26r2.13mA53V7.0RDDD1-4当T=300K时，硅二极管的正向电压为0.7V，正向电流为1mA，试计算正向电压加至0.8V时正向电流为多少？解：mA26mA800SmA26mA700SUUSeIIeI1mAeIITD则mA35.1eITU1001-5双极型晶体管可以等效为二只背靠背的二极管，如图P1-5所示。反之二只背靠背连接的二极管可等效为一个三极管吗？解：不能。因为它们不可能同时满足如下条件，即：发射区掺杂浓；集电结面积大；基区薄。放大时发射结正偏，集电结反偏，用二极管等效集电结反偏时不可能有电流，而晶体管二个结因具有上述特点载流子可输出到集电极去。1-6已知晶体管工作在线性放大区，并测得各极电压如图P1-6所示。试画出晶体管的电路符号IDUD0.753mA图P1-36VR100ΩDID(a)(b)图P1-5NPNPNPbbbbcccceeee并注明是硅管还是锗管。解：GeSi1-7已测得晶体三极管各极对地电位如图P1-7所示。判断它们处于何种工作状态（饱和，放大，截止或损坏）。解：放大截止损坏临界饱和UBE=UCE1-8共射电路如图P1-8所示。已知晶体管参数为β=50，ICBO=0，EB=5.6V，RB=100KΩ，EC=12V，UBE(on)=0.6V。（1）如果RC=2KΩ，试求ICQ、UCEQ，并说明电路的工作状态；（2）如果RC=5.1KΩ重复（1）；（3）如晶体管工作在放大状态，调节RB使ICQ=2mA。如bbr50，画出晶体管的低频混合型等效电路，并标出元件值。解：（1）V7RIEUmA5.2IIA50RUEICCCCEQBQCQB)on(BEBBQ放大状态-2.3V图P1-6-7V-2V8V3.7V3V(a)(b)图P1-7-8.2V(a)-12V-8V2V8V2.3V3V8V1V8.2V8.2V8V2V2VR1R23AD63DG63CG23BX1(b)(c)(d)图P1-8ECEBRBRC-2.3V-7V-2V3.7V8V3V（2）V75.0K1.5mA5.2V12UCEQ饱和状态（3）ms9.76I5.38gK7.0ImA26)1(rrK125IUERA40IImA2ICQmCQ'bbbeBQ)on(BEBBCQBQCQ1-9某晶体管的输出特性如图P1-9（a）所示。将在0~1mA之间的特性放大后如图P1-9（b）所示。（1）计算该晶体管的β和PCM。（2）当UCE分别为5V和10V时，IC分别允许为多大。（3）确定该晶体管的U(BR)CEO和U(BR)CBO的值。解：（1）mW40V20mA2UIP100A10mA1IICECMCMBC（2）mA4IV10UmA8IV5UCMCECMCE时，时，（3）V40UV25UCBO)BR(CEO)BR(图P1-9(a)43251015612050UCE/VIC/mA-ICBO1.50UCE/VIC/mA102030400.5110μAICEO(b)RBRCβIbrbe1-10已知三个场效应管的转移特性曲线或输出特性曲线分别如图P1-10所示，试判别其类型，并说明UDS=|10V|的饱和电流。解：（a）N沟耗尽型MOSFET，mA2IDSS，V3UoffGS（b）P沟JFET，mA3IDSS，V3UoffGS（c）N沟增强型MOSFET，DSSI无意义，V5.1UT1-11已知各FET的各极电压值如图P1-11所示，设各管的│UP│=2V，试分别说明它们的工作状态（可变电阻区，饱和区，截止区或不能正常工作）。解：（a）是增强型NMOS，TGSDSTGSUUV1U,V2UV3U，所以工作于临界饱和状态。（b）是耗尽型NMOS，V5UV7)V2(V5UU,V2UV5UDSPGSPGS，所以工作于可变电阻区。（c）是增强型PMOS，V5UV3UU,V2UV5UDSPGSPGS，所以工作于恒流区。（d）是N沟JFET，V2UV3UPGS，所以工作于截止区。GGGGDDDDSSSS5V5V3V-5V0V2V0V0V-3V(a)(d)(c)(b)图P1-112431图P1-10(a)UGS/V1-2ID/mA-3-1UDS=10V20(b)211ID/mAUGS/V-1-23-34.5V25UDS/VID/mA1015468UGS=2V3V3.5V4V(c)2.5V1-12场效应管电路如图P1-12所示，已知ED=12V，EG=-5V，R1=300K，R2=200K，RD=10K，JFET的IDSS=2mA，UP=-3V。（1）试求此时的UGS和ID的值；（2）求此时UDS和gm；（3）画出FET的小信号交流等效图。解：（1）mA2.0)UU1(IIV2URRRU2PGSDSSDG211GS，（2）ms04.0)UU1(UI2g,V10RIEUPGSPDSSmDDDDSEDRDR2R1EG图P1-12RB1RDgmUgsRB2第二章基本电路2-1电路如图P2-1所示，二极管参数UDQ=0.6V，E=5V，R=5K，ui=0.1sinωt（V），分析该电路，分别求出直流输出电压及交流输出电压。解：直流输出电压：V4.4RIU,mA88.0K5V6.0V5RUEIDQODQDQ交流输出电压：)V(tsin1.0UO2-2削波/限幅电路如图P2-2所示，是一个并联削波电路，设二极管均工作于理想开关状态，画出输出电压uo的波形图。为简单起见，假定UD=0，rD=0，即两个二极管工作于理想开关状态。解：V2UDDV2Uo21i截止，导通，时当V4UDDV4Uo21i导通，截止，时当io21iUUDDV2UV4截止，截止，时当2-3二极管的整流应用如图P2-3（a）、（b）所示，分别为全波和桥式整流器，假定输入电压是交流220V，50HZ，要求输出峰值电压Uo=9V，二极管的死区电压UD=0.7V。（1）比较两种电路变压器初、次级的匝数比以及对二极管的反向击穿电压的要求；（2）分别画出这两种整流电路的输出波形。图P2-1uiuoiDuIERD+_+-图P2-3(a)电路图RD1D2ui+-us+-us+-N1N2N2uo+-R+-D1D2D3D4ui+-uo(b)电路图图P2-2uoui=6Sinωt(V)R1=10K+_R2=10KE1=2VD1D2E2=4V+_+-+-uiuott-4V2V6V-6V解：（a）若要求输出峰值电压Uo=9V时，则V7.97.09UUUD(max)O(max)S相应的有效值为：V86.627.9US1.3286.6220NN21，反向峰值电压PIV为V7.18UU2UPIVDmaxSmaxR（b）V4.107.07.09U(max)S相应的有效值为：V35.724.10US3035.7220NN21反向峰值电压PIV为V7.9UUUPIVDmaxSmaxR2-4设二极管工作于理想开关状态，试判别图P2-4所示各电路中各二极管的状态（导通或截止），并予以说明。图P2-4R325KR118KR5140KR610KR45KR22KD15V+-Uo+-10V(f)R325KR118KR5140KR610KR45KR22KD15V+-Uo-+10V(e)6V0V(g)D1D2UoD3D48V12V-12V6K6KD1D212V3K6K-24V(a)125V(b)R11KR21KD1D2R39KUoD1R110KD2R22KUo4V(c)8V10V(d)+-D1D24KUo12V9V+-+-+-++--uiuo(a)波形uiuo(b)波形解：（a）D1导通，D2截止，Uo=0V（b）D1导通，D2截止，Uo=10.8（c）D1导通，D2截止，Uo=10V（d）D1导通，D2截止，Uo=0V（e）D截止，Uo=1V（f）D截止，Uo=1V（g）D1截止，D2导通，D3截止，D4导通，Uo=8V2-5稳压管电路如图P2-5所示。设稳压管UZ1和UZ2的稳定电压分别为8V和10V，正向导通电压为0.7V，Ui为20V。试求各电路的输出电压Uo的值。解：（a）Uo=8V，（b）Uo=18V，（c）Uo=10.7V，（d）1Z21LOURRRU，（e）Uo=10.7V，（f）Uo=8V。2-6稳压管电路如图P2-6所示。（1）图P2-6（a）中，UZ=6V，R=0.1K，Ui=10V，试分别求RL为0.2K和0.05K时的输出电压Uo和稳压管电流IZ的值；（2）图P2-6（a）中，如Ui=15V，UZ=12V，稳压管正常工作时允许的最大电流为20mA，最小电流为5mA，试求最小限流电阻R和最小负载电阻RL的值；（3）电路改为图P2-6（b）所示，Ui=22V，UZ1=10V，UZ2=8V，UZ1和UZ2的IZmin均为5mA，求输出电压Uo的值。解：（1）时K2.0RV6ULO图P2-5+-Uo(a)+-UiUZ1RRLUZ2+-Uo(b)+-UiUZ1RRLUZ2+-Uo(c)+-UiUZ1RUZ2+-Uo(d)+-UiUZ1R1RLUZ2R2+-Uo(e)+-UiUZ1RRLUZ2+-Uo(f)+-UiUZ2R1RLUZ1R2图P2-6R17KRL1K+-Uo(b)+-UiUZ1UZ2R21KR+-Uo(a)+-UiRLUZmA10IIImA30RUImA40RUUILZLZLZi0IV76.4RRRUU,ImA120I,V6UK05.0RZLLiOLOL起稳压作用不可能，此时稳压管未则时，若（2）150mA20V3IUURmaxZZiminminZmaxLZimaxZminLZiIIRUUIIRUU800mA15UR0IRZminLminLL，则设（3）两个稳压管均未起到稳压作用，所以V44.2U