模拟电子技术基础,课后习题答案|

来源:工作汇报 发布时间:2019-10-24 08:22:42 点击:

篇一:模拟电子技术基础,课后习题答案

模拟电子技术基础

第一章

1.1 电路如题图1.1所示,已知ui?5sin?t?V?,二极管导通电压降UD?0.7V。试画出

ui和uo的波形,并标出幅值。

解:通过分析可知:

(1) 当ui?3.7V时,uo?3.7V (2) 当?3.7V?ui?3.7V时,uo?ui (3) 当ui??3.7V时,uo??3.7V 总结分析,画出部分波形图如下所示:

1.2 二极管电路如题图1.2所示。(1)判断图中的二极管是导通还是截止?(2)分别用理想模型和横压降模型计算AO两端的电压UAO。

解:对于(a)来说,二极管是导通的。

采用理想模型来说,UAO??6V 采用恒压降模型来说,UAO??6.7V

对于(c)来说,二极管D1是导通的,二极管D2是截止的。

采用理想模型来说,UAO?0 采用恒压降模型来说,UAO??0.7V

1.3 判断题图1.3电路中的二极管D是导通还是截止?用二极管的理想模型计算流过二极管的电流ID??

解:(b)先将二极管断开,由KVL定律,二极管左右两端电压可求出:

25

?15?=1.5V 18?225?510

U右=15?=1V

140?10U左=?10?

故此二极管截止,流过的电流值为ID=0

(c)先将二极管断开,由KVL定律,二极管左右两端电压可求出:

52

=2.5V,U左=2.5?20?=0.5V 25?518?210

U右=15?=1V

140?10U左1=15?

由于U右?U左?0.5V,故二极管导通。 运用戴维宁定理,电路可简化为

ID?

0.5

?32.7μA 15.3

1.6 测得放大电路中六只晶体管的电位如题图1.6所示,在图中标出三个电极,并说明它们是硅管还是锗管。

解: T1: 硅管,PNP,11.3V对应b, 12V对应e, 0V对应c

T2: 硅管,NPN,3.7V对应b, 3V对应e, 12V对应c T3: 硅管,NPN,12.7V对应b, 12V对应e,15V对应c T4: 锗管,PNP,12V对应b, 12.2V对应e, 0V对应c T5: 锗管,PNP,14.8V对应b, 15V对应e, 12V对应c T6: 锗管,NPN,12V对应b, 11.8V对应e, 15V对应c

模拟电子技术基础 第二章

2.2 当负载电阻RL?1k?时,电压放大电路输出电压比负载开路(RL??)时输出电压减少20%,求该放大电路的输出电阻ro。 解:由题意知:

UOC

?RL?0.8UOC

ro?RL

解得ro?0.25kΩ

2.5 电路如题图2.2所示,设BJT的UBE?0.6V,ICEO、ICES可忽略不计,试分析当开关

S分别接通A、B、C三位置时,BJT各工作在其输出特性曲线的哪个区域,并求出相应的集电极电流IC。

解:ICS?12/4?3mA,IBS?3/80?0.0375mA

(1) 开关打在A上:IB?

12?0.6

?0.285mA?IBS,故三极管工作在饱和区。 40

IC?ICS?3mA

(2) 开关打在B上:IB?

12?0.6

?0.0228mA?IBS,故三极管工作在放大区。 500

IC??IB?1.8mA

(3) 开关打在C上:发射结和集电结均反偏,故三极管工作在截止区。 IC=0

2.9 题图2.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线,试求: (1)电源电压VCC,静态电流IB、IC和管压降VCE的值; (2)电阻Rb、Rc的值;

(3)输出电压的最大不失真幅值;

(4)要使该电路不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?

解:(1)由输出特性图中可以读到: IB?20uA,IC?1mA,UCE?3V, VCC?6V。 (2) Rb?

VCCV?UCE

?300kΩ,RC?CC?3kΩ IBIC

'

(3) UOM?min(UCE?UCEQ,UCEQ?UCES)?min(4.5?3,3?0.8)?1.5V (4)要使电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值取20uA

2_11、单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数β=50。(1)估算Q点;

(2)画出简化 H参数小信号等效电路;(3)估算 BJT的朝人电阻 rbe;(4)如

??VV??O输出端接入 4 kΩ的电阻负载,计算AV?及AVS?O?。 ?iS

解(1)估算Q点

IB?

VCC

?40?A IC??IB?2mA Rb

VCE?VCC?ICRC?4V

(2)简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。 (3)求rbe

rbc?200??(1??)

26mV26mV

?200??(1?50)?863? IE2mA

'?V?(RC||RL)?R0L??(4)A??????116 VrberbeVi

?V?V?VRiRb||rbe00?

??AVS???i?A?A??73 VVRi?RsRs?Rb||rbeVsViVs

2-14.电路如图所示,设耦合电容和旁路电容的容量均足够大,对交流信号可视为短路.

(1)求Au=Uo/Ui,ri,ro (2)求Au=Uo/Us

(3)如将电阻Rb2逐渐减小,将会出现什么性质的非线形失真?画出波形图.

(2)

us

(3) Rb2减小将会产生饱和失真

2.15 电路如题图2.11所示。

(1)画出放大电路的微变等效电路;

UCC

UB?Rb1

Rb1?Rb2

UB?UBE

IE??1.2mA

Re1?Re2

(2) 写出电压放大倍数Au1?(3)求输入电阻ri;

(4)画出当Rc?Re时的输出电压uo1、uo2的波形(输入ui为正弦波,时间关系对齐) 解:(1)

26

rbe?rbb???1????2.5k?

IE

Rc

Au?????38

rbe?1??Re1

ri?Rb1//Rb2//?rbe??1???Re1?

ro?Rc?6.8k?

ri

A?Au??34.5

ri?Rs

Uo1Ui

.

.

Au2?

Uo2Ui

.

.

的表达式;

篇二:吴友宇主编《模拟电子技术基础》课后习题答案

第三部分 习题与解答

习题1

客观检测题

一、填空题

1、在杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于掺入的,而少数载流子的浓度则与 温度 有很大关系。

2、当PN结外加正向电压时,扩散电流电压时,扩散电流 小于 漂移电流,耗尽层 变宽 。

3、在N型半导体中,电子为多数载流子,为少数载流子。

二.判断题

1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子,N型半导体中含有大量电子载流子,所以P型半导体带正电,N型半导体带负电。( × )

2、在N型半导体中,掺入高浓度三价元素杂质,可以改为P型半导体。( √ )

3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的,即杂质浓度大,扩散电流大;杂质浓度小,扩散电流小。(× )

4、本征激发过程中,当激发与复合处于动态平衡时,两种作用相互抵消,激发与复合停止。( × )

5、PN结在无光照无外加电压时,结电流为零。( √ )

6、温度升高时,PN结的反向饱和电流将减小。( × )

7、PN结加正向电压时,空间电荷区将变宽。(× )

三.简答题

1、PN结的伏安特性有何特点?

V

答:根据统计物理理论分析,PN结的伏安特性可用式ID?Is?(eVT?1)表示。

式中,ID为流过PN结的电流;Is为PN结的反向饱和电流,是一个与环境温度和材料等有关的参数,单位与I的单位一致;V为外加电压; VT=kT/q,为温度的电压当量(其单位与V的单位一致),其中玻尔兹曼常数k?1.38?10?23J/K,电子电量

q?1.60217731?10?19C(库伦),则VT?T(V),在常温(T=300K)下,115.294

V

VTVT=25.875mV=26mV。当外加正向电压,即V为正值,且V比VT大几倍时,e

是I?Is?eVVT??1,于,这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大,PN结为正向导通状

V

VT态.外加反向电压,即V为负值,且|V|比VT大几倍时,e??1,于是I??Is,这时PN结

只流过很小的反向饱和电流,且数值上基本不随外加电压而变,PN结呈反向截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示,如图1.1.1所示.从式(1.1.1)伏安特性方程的分析和图

1.1.1特性曲线(实线部分)可见:PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。

1.1.1 PN伏安特性

2、什么是PN结的反向击穿?PN结的反向击穿有哪几种类型?各有何特点?

答:“PN”结的反向击穿特性:当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后,PN结发生击穿。

PN结的击穿主要有两类,齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结,一般反向击穿电压小于4Eg/q(Eg—PN结量子阱禁带能量,用电子伏特衡量,Eg/q指PN结量子阱外加电压值,单位为伏特)的PN的击穿模式就是齐纳击穿,击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电,使的少子浓度增加,反向电流上升。

雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结,一般反向击穿电压高于6 Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快,动能增大,撞击中型原子时把外层电子撞击出来,继而产生连锁反应,导致少数载流子浓度升高,反向电流剧增。

3、PN结电容是怎样形成的?和普通电容相比有什么区别?

PN结电容由势垒电容Cb和扩散电容Cd组成。

势垒电容Cb是由空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子,各具有一定的电量。当外加反向电压变大时,空间电荷区变宽,存储的电荷量增加;当外加反向电压变小时,空间电荷区变窄,存储的电荷量减小,这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随外加电压改变而变化,是一种非线性电容,而普通电容为线性电容。在实际应用中,常用微变电容作为参数,变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。

扩散电容Cd是载流子在扩散过程

中的积累而引起的。PN结加正向电压

时,N区的电子向P区扩散,在P区形

成一定的电子浓度(Np)分布,PN结边缘

处浓度大,离结远的地方浓度小,电子

浓度按指数规律变化。当正向电压增加

时,载流子积累增加了△Q;反之,则减

图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累

小,如图1.3.3所示。同理,在N区内

空穴浓度随外加电压变化而变化 的关系与P区电子浓度的变化相同。因此,外加电压增加△V时所出现的正负电荷积累变化△Q,可用扩散电容Cd来模拟。Cd也是一种非线性的分布电容。

综上可知,势垒电容和扩散电容是同时存在的。 PN结正偏时,扩散电容远大于势垒电容;PN结反偏时,扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比,PN结电容是非线性的分布电容,而普通电容为线性电容。

习题2

客观检测题

一、填空题

1、半导体二极管当正偏时,势垒区漂移电流。

2、 在常温下,硅二极管的门限电压约,导通后在较大电流下的正向压降约 V;锗二极管的门限电压约,导通后在较大电流下的正向压降约V。

3、在常温下,发光二极管的正向导通电压约,

考虑发光二极管的发光亮度和寿命,其工作电流一般控制在 5~10 mA。

4、利用硅PN结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管,称为 普通(稳压)二极管。请写出这种管子四种主要参数,分别是 最大整流电流 、 反向击穿电压 、 反向电流 和 极间电容。

二、判断题

1、二极管加正向电压时,其正向电流是由( a )。

a. 多数载流子扩散形成 b. 多数载流子漂移形成

c. 少数载流子漂移形成 d. 少数载流子扩散形成

2、PN结反向偏置电压的数值增大,但小于击穿电压,( c )。

a. 其反向电流增大b. 其反向电流减小

c. 其反向电流基本不变 d. 其正向电流增大

3、稳压二极管是利用PN结的( d )。

a. 单向导电性b. 反偏截止特性

c. 电容特性 d. 反向击穿特性

4、二极管的反向饱和电流在20℃时是5μA,温度每升高10℃,其反向饱和电流增大一倍,

当温度为40℃时,反向饱和电流值为( c )。

a. 10μA b. 15μA c. 20μA d. 40μA

5、变容二极管在电路中使用时,其PN结是( b )。

a. 正向运用b. 反向运用

三、问答题

1、温度对二极管的正向特性影响小,对其反向特性影响大,这是为什么?

答:正向偏置时,正向电流是多子扩散电流,温度对多子浓度几乎没有影响,因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时,反向电流是少子漂移电流,温度升高少数载流子数量将明显增加,反向电流急剧随之增加,因此温度对二极管的反向特性影响大。

2、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端?为什么?

答:根据二极管电流的方程式

I?IS?eqV/KT?1?

将V=1.5V代入方程式可得:

I?20?10?12?e1500/26?1??20?10?12?e1500/26

1500lgI?lg20?12?lge?14.3426

故I?2.18?1014 ?A?

虽然二极管的内部体电阻、引线电阻及电池内阻都能起限流作用,但过大的电流定会烧

坏二极管或是电池发热失效,因此应另外添加限流电阻。

3、有A、B两个二极管。它们的反向饱和电流分别为5mA和0.2?A,在外加相同的正向电压时的电流分别为20mA和8mA,你认为哪一个管的性能较好?

答:B好,因为B的单向导电性好;当反向偏置时,反向饱和电流很小,二极管相当于断路,其反向偏置电阻无穷大。

4、利用硅二极管较陡峭的正向特性,能否实现稳压?若能,则二极管应如何偏置?

答:能实现稳压,二极管应该正向偏置,硅二极管的正偏导通电压为0.7V;因此硅二极管的正向特性,可以实现稳压,其稳压值为0.7V。

5、什么是齐纳击穿?击穿后是否意味着PN结损坏?

答:齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结,其空间电荷区较窄,击穿电压较低(如5V以下),一般反向击穿电压小于4Eg/q(Eg—PN结量子阱禁带能量,用电子伏特衡量,Eg/q指PN结量子阱外加电压值,单位为伏特)的PN的击穿模式就是齐纳击穿,击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电,使的少子浓度增加,反向电流上升。

发生齐纳击穿需要的电场强度很大,只有在杂质浓度特别大的PN结才能达到。击穿后并不意味着PN结损坏,当加在稳压管上的反向电压降低以后,管子仍然可以恢复原来的状态。但是反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率时,就可能由电击穿变为热击穿,而造成永久性的破坏。电击穿PN结未被损坏,但是热击穿PN结将永久损坏。

主观检测题

2.1.1试用电流方程式计算室温下正向电压为0.26V和反向电压为1V时的二极管电流。(设IS?10?A )

解:由公式 ID?IS?qVDe/KT?1??IS?DVeT/V?1?

由于IS?10?A, VT=0.026V

正向偏置VD=0.26V时

ID?ISe?VD/VT?1?10?e0.26/0.026?1??10?e10?1??220264??A??0.22A ?

当反向偏置VD??1V时

ID??IS??10?A

篇三:《模拟电子技术基础》(国防工业出版社)课后习题答案

〖题1.1〗 (1)杂质浓度,温度(2)呈电中性,呈电中性(3)等于,大于,变窄,小于,变宽(4)反向击穿(5)增大,增大,减小(6)左移,上移,加宽(7)、发射结,集电结(8)一种载流子参与导电,两种载流子参与导电,压控,流控。

〖题1.2〗 二极管电路如图T1.2所示,判断图中二极管是导通还是截止,并确定各电路的输出端电压UO 。设二极管的导通压降为UD=0.7V。

(a)

(b)

(c)(d)

图 T1.2

解:(a)UO=UA-UD=-5V-0.7V=-5.7V (b)UO=UB=UC=-5V (c)UO=UA=-0.7V (d)UO=UA=-9.3V

〖题1.3〗 二极管电路如图T1.3 (a) 所示,已知ui?10sin?t(mV) ,E?1.2V,

电容C和直流电源E对交流视为短路,二极管的伏安特性曲线如图T1.3(b)所示,R?100?,

求二极管两端的电压和流过二极管的电流。

解: iD?ID?id?(5?1.92sin?t)mA

uD?UD?ud?(0.7?0.01sin?t)V

〖题1.4〗 设图T1.4中的二极管D为理想二极管,试通过计算判断它们是否导通?。

iD

8D??

uD

(a)

(b)

图 T1.3

(a)(b)

图 T1.4

解:(a) UA??10?

41

?(?20)???9V 4?61?45

UB??20???10V,UA?UB, 二极管导通;

5?525

(b) UA??10??(?15)???4V

2?185?201

UB??15???1V,UA?UB, 二极管截止。

1?14

(a)〖题1.5〗 在图T1.5所示电路中,已 知ui=10sinωt(V),二极管的正向压降和反向电流均可忽略。分别画出它们的输出波形和传输特性曲线uO=f(ui)。

解:

(b)图T1.5

uo

5

5

uooo

uououo

(a)

(d)

〖题1.6〗 有两只硅稳压管DZ1、DZ2,它们的正向导通电压U

D=0.7V,稳压值分

别为UZ1=6V,UZ2=9V。试问:

(1) 将它们串联相接时可以得到几种稳压值,各为多少? (2) 将它们并联相接时又可以得到几种稳压值,各为多少? 解:(1)6.7V,9.7V,15V; (2)0.7V,6V。

UI?10V,〖题1.7〗 已知稳压管DZ的稳压值UZ?6V,最小稳定电流IZmin=5mA,

求图T1.7所示电路中UO1和UO2的值。

?

?

UO1?

O2?

图 T1.7

解:(a)假设稳压管DZ能够稳压则:IZ?IR?IRL?

假设成立,所以UO1=6V ;

(b)若稳压管DZ能够稳压则:IZ?IR?IRL?

UI?UZUZ

??5mA?IZmin, RRL

UI?UZUZ???1mA?IZmin, RRL

RL

?5V。

RL?R

假设不成立,稳压管不导通,所以Uo2?UI?

〖题1.8〗 电路如图T1.8所示,已知E=20V,R1=400Ω,R2=800Ω。稳压管的稳定电压UZ=10V,稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=20mA求流过稳压管的电流IZ=?如果R2断开,将会出现什么问题?R2的最大值为多少?

解:假设稳压管能够稳压,则:

DZ

E?UZUZ

IZ?I1?I2???12.5mA?IZmin,

R1R2

假设成立,且IZ?IZmax,IZ?12.5mA,如果R2断开,稳压管中电流过大将被烧坏;IZ?I1?I2?

图T1.8

E?UZUZ

??IZmax ,R2的最大值为2kΩ。

R1R2

〖题1.9〗测得放大电路中的两个晶体管的两个电极电流如图T1.9所示。 (1) 另一个电极的电流,并在图中标出实际方向;

(2) 判断它们的管型,并标出e、b、c极;

(3) 估算它们的β值和?值。

mAmA

(b)(a)

图T1.9

解:图(a):(1)2mA,流入电极,(2)NPN型管,上e左c右b ,(3)β=100,α=0.99; 图(b):(1)0.3mA,从电极流出,(2)PNP型管,上c左b右e ,(3)β=40,

α=0.975。

〖题1.10〗 有两只晶体管,A管的?=200,ICEO?200μA;B管的?=50,

ICEO=10μA,其它参数大致相同,用作放大时最好选用哪只管?

解:B管。(选用BJT时,一般希望极间反向饱和电流尽量小些,以减小温度对BJT性能的影响)。

〖题1.11〗 在放大电路中,测得三只晶体管各个电极的电位如下, A管:①2V,②2.7V,③6V B管:①2.2V,②5.3V,③6V C管:①-4V,②-1.2V,③-1.4V 试判断晶体管的类型、材料、电极。 解:A管:NPN型,硅,①e,②b,③c;

B管:PNP型,硅,①c,②b,③e; C管:PNP型,锗,①c,②e,③b。

〖题1.12〗 用万用表直流电压档测得某电路中三只晶体管各电极的电位如下, A管:UC=-18V,UB=-12.3V,UE=-12V ;B管:UC=+6V,UB=+0.1V, UE=-0.2V;C管:UC=+5.3V,UB=+5.3V,UE=+6V。试判断晶体管的工作状态。

解:A管:放大状态,B管:放大状态,C管:临界饱和状态。

〖题1.13〗工作在饱和状态的PNP型晶体管,三个电极电位的关系哪一组正确? (1)UEUB,UCUB,UEUC; (2)UEUB,UC<UB,UEUC;

(3)UBUE,UB<UC,UEUC; 解:(1)组正确

〖题1.14〗 电路如图T1.14所示,已知晶体管?=50,导通时UBE=0.7V,试分析VBB

为0、1V、2V三种情况下晶体管T的工作状态即输出端电压uO的值。

解:VBB=0时,T截止,uO=12V;

VBB=1V时,T放大,uO=9V; VBB=2V时,T饱和,uO<0.7V。

〖题1.15〗 电路如图T1.15所示,晶体管的?=50,

V

|UBE|=0.2V,饱和管压降|UCES|=0.1V;稳压管的稳定电压UZ=5V,正向导通电压UD=0.5V。试问:当uI=0V和uI=-5V时uO的值各为多少?

解:ui=0V时uO=-UZ=-5V;

ui=-5V时uO=-0.1V。

〖题1.16〗 某晶体管的极限参数PCM=150mW,ICM=100mA,U(p)CEO=30V。试问:

(1)若它的工作电压UCE=10V,则工作电流IC不得超过多少?

图 T1.14

图 T1.15

(2)若工作电流IC=1mA,则工作电压UCE不得超过多少?解:(1) IC不得超过5mA (2) UCE不得超过30V

〖题1.17〗电路如图T1.17(a)所示,场效应管T的输出特性曲线如图(b)所示。 (1)画出T在恒流区的转移特性曲线;

(2)分析当uI为4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域?

uDS/V

图 T1.17

解:(1) 略

(2) uI=4V时,T工作在夹断区;

uI=8V时,T工作在恒流区;

uI=12V时,T工作在可变电阻区。

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