1、思考題與習題1IT(1)(2)(3)回答以下問題：半導體材料具有哪些主要特性分析雜質半導體中多數載流子和少數載流子的來源；P型半導體中空穴的數量遠多于自山電子，X型半導體中自山電子的數量遠多于空穴，為什么它們對外卻都呈電中性<4)已知溫度為15°C時，PX結的反向飽和電流/s = 10Mc當溫度為35°C 時，該PX結的反向飽和電流人大約為多大(5)試比較二極管在0點處直流電阻和交流電阻的大小。解：(1) 半導體的導電能力會隨著溫度、光照的變化或摻入雜質濃度的多少而 發生顯著改變，即半導體具有熱敬特性、光敬特性和摻雜特性。(2) 雜質半導體中的多數載流子是山雜質原子提

2、供的，例如型半導體中 一個朵質原子提供一個自由電子，P型半導體中一個雜質原子提供一個空穴， 因此多子濃度約等于所摻入的雜質濃度；少數載流子則是由熱激發產生的。(3) 盡管P型半導體中空穴濃度遠大于自山電子濃度，但P型半導體本身 不帶電。因為在P型半導體中，摻雜的雜質原子因獲得一個價電子而變成帶負 電的朵質離子(但不能移動)，價電子離開后的空位變成了空穴，兩者的電量 相互抵消，朵質半導體從總體上來說仍是電中性的。同理，N型半導體中雖然 自由電子濃度遠大于空穴濃度，但X型半導體也是電中性的。(4) Iff于溫度每升高109, PN結的反向飽和電流約增大1倍，因此溫度為35°C時，反向飽和

3、電流為35-15 = l0x2 = 40/zA(5) 二極管在0點處的直流電阻為交流電阻為% Id式中CZd為二極管兩端的直流電壓，心幾，/d為二極管上流過的直流電流,UX丿勺溫度的電壓當量，常溫下Uy ® 26mV ,可見/j «/?!)o1-2理想二極管組成的電路如題1-2圖所示。試判斷圖中二極管是導通還 是截止，并確定各電路的輸出電壓。解理想二極管導通時的正向壓降為零，截止時的反向電流為零。本題應首 先判斷二極管的工作狀態，再進一步求解輸出電壓。二極管工作狀態的一般判 斷方法是：斷開二極管，求解其端口電壓；若該電壓使二極管正偏，則導通； 若反偏，則截止。當電路中有兩只

4、或兩只以上二極管時，可分別應用該方法判 斷每只二極管的工作狀態。需要注意的是，當多只二極管的陽極相連(共陽極接法)時，陰極電位最低的管子將優先導通；同理，當多只二極管的陰極相連 (共陰極接法)時，陽極電位最高的管子將優先導通。Dr5knL2knD»r2kn-0+I2V6V*t/o£/ota)r6v9V -1O2kfll2kn-0+<b)D|舊Du,Uo4V6V丄t/oCc)(d)題1-2圖陰極電位為6V,故導通。輸出電壓(a) 斷開二極管D,陽極電位為12V,Uo = 12V。(b) 斷開二極管D、D：, D、D為共陰極接法，其陰極電位均為6V,而D： 的陽極電位為9

5、V, D：的陽極電位為5V,故D優先導通，將D：的陰極電位鉗制 在，D因反向偏置而截止。輸出電壓Uo=7.5V。(C)g D：為共陰極接法，同理可得D；導通，D：截止。輸出電壓Uq=Z 0(d) D、D：為共陽極接法，陰極電位低的管子將優先導通，故D導通，D； 截止。輸出電壓t/o=-4Vo1-3二極管組成的電路及其相應輸入電圧波形如題1-3圖所示。已知P、D?的導通電壓為，試分別畫出它們的輸出電壓波形，并用Multisim軟件 進行仿真驗證。"IT 2vT"0hli/V.i3V0TV3VO11*Di7 d遼5D|如o01D；如0Z-5VI n<b)題1-3圖解 Mu

6、ltisim軟件仿真驗證略。(a)本題電路中有動態電壓輸入，注意此時二極管的工作狀態取決于電路 中直流電源與交流信號的幅值關系。波形圖如下：I nO ffll/V3gv2.7O -03(b) D,、a為共陰極接法，陽極電位高的管子將優先導通，因此只有當兩個輸入電壓均為0V時，輸出才為一，其他情況下的輸出均為。波形圖如下： ffll/V31-4電路如題1-4圖所示。設穩圧管"和D：的穩定電壓分別為5V和 10V,正向壓降均為，試求各電路的輸出電壓。IkfliknDzi25V =-Uo25V匕UoDyj(b)25V匕IknDz:t/o(d)題14圖解圖（a）中兩只穩壓管相宙聯，Dx Dm

7、均工作在反向擊穿狀態，故"o=5V + 10V = 15V。圖b）中兩只穩壓管相宙聯，Da Dm均為正向導通，故"o=07V + 07V = l4V。圖（C）中兩只穩壓管相并聯，九首先被反向擊穿，將輸出電壓鉗位在“o=5V,于是D器反向截止。圖（d）中兩只穩壓管相并聯，九正向導通，Dm反向截止，故ho=07Vo1-5有兩個三極管，一個管子的0 = 150, /cEo = 200iA ；另一個管子的 0 = 50,心。=10吩，其它參數相同。試問當用作放大時，應選擇哪個管子更 為合適解應選第二只。因為雖然第二只的0較小，但它的/bo比第一只小得多，而/co對溫度非常敏感，會隨

8、著溫度的增加而迅速增加，從而對放大電路的性能產生較大影響。1-6 S知三極管的兩個電極上的電流如題6圖中所標注。試標注列一電 極上電流的大小和方向，并在圓圈中畫出三極管的電路符號。若管子均工作于 放大狀態，試分別求出它們的電流放大系數0。OImA <320“ Xy30gAof l64mA <340nA、/o(b)題1-6圖解山于兩個電極上的電流數值相差很大，顯然其中的小電流為基極電流，大 電流為集電極電流或發射極電流。圖（8）中20?A的小電流（基極電流）流入管子， 型管，而1mA電流仍為流入，可判定為集電極電流。圖（b）中40?A的小電流（基極電流）流入管子，管，而電流流入，可判

9、定為發射極電流。圖（C）中3（）?A的小電流（基極電流）流出管子，管，而仍為流出，可判定為集電極電流。電路符號和電流標注如下圖所示：OI ImA因此可判定該管為NPN可判定該管為NPN型可判定該管為PNP型I 1.02mA4 I40pA Jx11.64mA11.6inA o(a>(b(a)的電流放大系數的電流放大系數（C）的電流放大系數'I L53mAI L5inA o<c)上=理_50嚴 Zb 30/zA1-7測得放大狀態下三極管各個電極的對地靜態電位如題1 -7圖所示，試 判斷各三極管的類型（NPN型、PXP型、硅管、錯管），并注明電極e、b、c的 位置。-5V -I

10、V -13 V(C)2V 2.7V 5V(a)2V 4.3V 5V(b)題1-7圖解若該集電極的電位最高，說明為XPX型管：電位最低，為根據題意，圖中的三極管均處于放大狀態。由于此時發射結正偏、集電結 反偏，故對于XPX型管，三個電極電位的關系是PNP型管則是> 厶；>保。可見，兩種管型均為基極電位居中；確定基極后，若有一個電極和基極 之間的電位差值約為或，則該極為發射極，且詢者為硅管，后者為錯管；剩下 的電極為集電極， PNP型管。硅管，左起e、b、c；硅管，左起c、b、e；錯管，左起c、e. bo(a) XPX 型，(b) PNP 型，(C)PNP 型，1-8試判斷題1 -8圖

11、電路中的三極管能否工作在放大區，并求出三極管的 集電極電流值。設t/BE=07V, t/a：<sao=0.3V, 0 = 50。lOOkQ I? +I2VJl/tc J 2knlokfiy?B2iokn1CZI*Jh + I5V/rRe lOOQ(a)題1-8圖解XPX型工作區域的判斷方法：首先判斷管子是否導通，當u盹大于時， 管子導通；當Ube小于4«時，管子截止。若管子導通，再進一步判斷其究竟工 作在放大區還是飽和區，此時有兩種方法可供選擇：一是根據UcE和t/pE的大小 進行判斷。當(/.AUQ時，管子工作在放大區；當(C/c<Ub)時，管子工作在飽和區。二是根據/

12、b和人S的大小進行判斷。若 /rV/bs，管子工作在放大區；若/b>/bs»管子工作在飽和區。這里采用第二 種方法進行判斷。圖(G電路中，三極管導通，根據KVL可求得實際的基極電流為/ = Ucc-Ube = _12-07 超 0.1 OSniAB Rb +(1 + 0)Re 100 + 51x0.1而臨界飽和基極電流為J Ug U120.7/ 彩一LL竺=ft? 0.108niA0(Rc + RQ 50x(2 + 04)Tb"bs，說明三極管處于臨界飽和(臨界放大)狀態，集電極電流為Iq =0/b 5OxO,1O8 = 5,4iiiA圖(b)電路中，三極管導通，假設

13、三極管工作在放大區，則1嚴險,故/r = /b+/c =(1+ B據KVL有15 = /?c/r +/?b/b +Ube = &（1+0）/b +Rb/b +"be / =15 - Ube_ 15 - 0.7君 002mA = 20uA+(!+/?) R(、 210 + 51x10s而臨界飽和基極電流為/bs = 15_%s = 1577 X0028mA = 28tA (1 + 0) &51x10./b < /bs »假設成立，三極管工作在放大區，集電極電流為/c a 0Ib =50x0.02 = 1iiiA1-9題1 -9圖電路中，已知Ug=2 &#

14、163;/盹=0.7V, 0 = 100。當輸入», = 5V時，輸出"=0.3V,三極管飽和，試計算心/&的最大值。qZ<XCESR«0 tio題卜9圖根據題意，當輸入u.=5V時，輸dbs=03V,三極管工作在飽和區，故有“仏山圖可知，此時的基極電流和集電極電流分別為/ 一5-"be_5-07一43B 一 Rb 一 Rb Rbz"o 50.347="_ Rc代入得4 3<100x 430 <倉9154.71-10場效應管三個電極的直流電位如題1-10圖所示，試分別判斷它們的工作區(3)'>-

15、5Vt/GSMh.=-2V.II0« L，-4V-IV A<b)題1-10圖圖（a）中為耗盡型NM0S管，氐=0V, 6=lVo山于C/gsaUgsm），管子導通；乂因t/DsV/jS-UGSW" 故可判斷管子工作在可變電阻區。圖（b）中為增強型 PM0S 管，tL=-3V, &=-4V。山于"gsvC/gsw，管子導通：乂因t/DsVGS-UGSW），故可判斷管子工作在恒流區。1-11判斷題1-11圖的接法能否構成復合管。如果能，說明它們等效管的 類型及管腳。（a） 解（d） 圖 沖突。圖 圖 極。圖 極。1-12解（1）（a）不能，因為第一只三極

16、管的集電極和第二只三極管的基極電流方向(b)(C)(d)(2)不能因為第一只三極管的集電極和第二只三極管的發射極電流方向沖突。 能，等效管的類型為XPX省S其中上端為集電極中端為基極下端為發射能，等效管的類型為PXP皆，英中上端為發射極，中端為基極，下端為集電單項選擇:PN結外加反向電壓時，空間電荷區將（B ）：A、變窄B、變寬C、基本不變題 1-12 圖 a 電路中，4=3sin3f（V）,= 3V ,則輸出 “丫 =（ A ）：A、AB、“BC、Wa+B題172圖b電路中，穩壓管A的穩定電壓圧=8V,最小穩定電流&尸5mA,最大穩崔電流厶=20mA，當"|=40 V時穩壓管2將（C ）