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1、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杂质 浓 度，而少数载流子的浓度 则 与 温度 有很大关系。2、当 P N 结外加正向电压时，扩散 电 流 大于 漂 移 电 流,耗 尽 层 变 窄。当外加反向电压时，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,空穴 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。（x）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、
2、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。（x）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。（x）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。（x）7、PN结加正向电压时，空间电荷区将变宽。（x）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lD=L（e4-1）表示。式中，ID为流过PN结的电流；L 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
3、电压当量（其单位 与 V的 单 位 一 致），其 中 玻 尔 兹 曼 常 数 =1.38x10-231/长，电 子 电 量Tq=1.60217731x10-19c（库伦）,则 Vr=H 5 9 4 2（v），在 常 温（T=300K）下,VVT=25.875mV=26mVo当外加正向电压，即 V 为正值，且 V 比VT大几倍时，eT 1 ,于V是I=L e *,这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，P N 结为正向导通状v态.外加反向电压，即 V 为负值，且IVI比VT大几倍时，eVT 1,于是1。-八，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
4、截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示，如 图 L L 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。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（EgPN 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
5、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G,和扩散电容C d组成。势垒电容C b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
6、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C d是载流子在扩散过程中的积累而引起的。PN结加正向电压”k 9时，N区的电子向P区扩散，在P区形.AQ成一定的电子浓度(Np)分布，PN结边缘 7卜”/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 1时，载流子积累增加了)；反之，则 x图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累减小，如 图1.
7、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4V时所出现的正负电荷积累变化Q,可用扩散电容C d来模拟。C d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 变窄，扩散电流大了 漂移电流。2、在常温下，硅二极管的门限电压约 0.6 V,导通后在较大电流下的正向压降约0
8、 2V；错二极管的门限电压约 0.1 V,导通后在较大电流下的正向压降约0.2 V。3、在常温下，发光二极管的正向导通电压约1.2 2 V ,高于硅二极管的门限电压:考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流 般控制在510 mA。4、利U 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）。b.多数载流子漂移形成d.少数载流子扩散形成但小于击穿电压，（c）。b.其反向电流减小d.其正向电流增大d）。b.反偏截
9、止特性d.反向击穿特性a.多数载流子扩散形成c.少数载流子漂移形成2、PN结反向偏置电压的数值增大,a.其反向电流增大c.其反向电流基本不变3、稳压二极管是利用PN结 的（a.单向导电性c.电容特性4,二极管的反向饱和电流在20时是5 p A,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（ca.10（i A b.15|iA c.20（iA d.40|iA5、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，温度对多子浓度儿乎没有
10、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L5V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/=/s.pV/K r-l）将 V=1.5V代入方程式可得：/=20 X10-12-l）20 x 1012 XZgZ=Zg20-12+/g e =14.3426故1=2.18x10*4）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
11、饱和电流分别为5mA和0.2 4 4,在外加相同的正向电压时的电流分别为2 0 m A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0.7 V；因此硅二极管的正向特性，可以实现稳压，其稳压值为0.7 V。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
12、4 E g/q （E g PN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，E g/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0.2 6
13、V和反向电压为IV时的二极管电流。（设Is=10/A4）解：由公式 It）=Is（e?y/Kr-1）=Is-1）由于 Is=1 QpA,VT=0.026V正向偏置V 1尸0.2 6V时ID=Is-1）=10（e-26/0026-l）=10（e-l）=220264（/A）=0.22A当反向偏置匕,=IV时lD -Is=-10A2.1.2 写出题图2.1.2 所示各电路的输出电压值，设二极管均为理想二极管。解：VO1 2 V （二极管正向导通），%2=。（二极管反向截止），VO i-2 V（二极管正向导通），VO42V（二极管反向截止），Vo5=2 V （二极管正向导通），V o 6-2 V （二
14、极管反向截止）。-o2 v-ir 2V 牛-10D义R2.1.3 重复题2.1.2,设二极管均为恒压降模型，且导通电压VD=0.7V。解：t/Oi1.3 V （二极管正向导通），2=0 （二极管反向截止），t/o 3-l-3 V （二极管正向导通），产2 V （二极管反向截止），t/05 1 3 V （二极管正向导通），yO6-2 V （二极管反向截止）。2.1.4 设题图2.1.4 中的二极管均为理想的（正向可视为短路，反向可视为开路），试判断其中的二极管是导通还是截止,并求出A、。两端电压UA。解：题图2.1.4 所示的电路图中，图（a）所示电路,二极管D 导通，VAO=-6V,图（b）所
15、示电路，二极管D|导通，D?截止，VA O=-0 V,图（c）所示电路，二极管Di导通，D?截止，VA O=-0 V o2.1.5 在用万用表的R x 1 0 Q,/?x 1 0 0。和H x U Q 三个欧姆档测量某二极管的正向电阻时,共测得三个数据；4 k o,8 5 0 和68 0 0 ,试判断它们各是哪一档测出的。解：万用表测量电阻时，对应的测量电路和伏安特性如图2.1.5 所示，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值，用指针的偏转表示在表盘上。当流过的电流大时，指示的电阻小。测量时，流过电表的电流由万用表的内阻和二极管的等效直流电阻值和联合决定。通常万用表欧姆档的电池电压为E i=1.
16、5 V,R x l O Q 档时，表头指针的满量程为1 0 0 gA（测量电阻为0,流经电阻Ri的电流为1 0 m A）,万用表的内阻为R“o =150Q；Rx 100/2档时，万用表的内阻为R“0 o=1OR,IO=1500/2（测量电阻为0,表头满量程时，流 经Ri的电流为1 m A）；RxlAQ档 时（测量电阻为0,表头满量程时，流经Ri的电流为0.1 m A）,万用表的内阻为Riim=100Zf/10=15kC；由图可得管子两端的电压V和电流I之间有如下关系：RxlOA 档时，内阻 R“o=15Oa；匕=1.5 1居。=1.5 1501IR xiooa 档时,内阻 K i（）0 =i5
17、oon；v2=1.5-I2R.1W）=1.5-isooz2Kx a档 时,内 阻 KI O O=15AQ；V3=1.5-13Rik=1.5-15000/3从伏安特性图上可以看出，用RxlOA档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为A,万用表的读数为V 1/L。用R x 100A档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为B,万用表的读数为7*2。用RxlAA档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为C,万用表的读数为V 3/I 3。由图中可以得出 匕乜匕h八所以，85Q为万用表R xlOQ档测出的；68（）。为万用表R x l O O Q档测出的
18、；4 k Q为万用表R xlk Q档测出的。2.1.6电路如题图2.1.6所示，已 知%=6s in 3 t（v）,试画出叫与人的波形，并标出幅值。分别使用二极管理想模型和恒压降模型(VD=0.7V)。解：由题意可知：%=6sincot(v)在叫的正半周，二极管导通，电路的输出电压波形如图 2.1.6(a)、(b)所示。2.1.7电路如题图2.1.7所示，已知Vi=6sinwf(V),二极管导通电压VD=0.7V。试画出叫与no的波形，并标出幅值。解：由题意叫=6sin3t(V)波形如图2.1.7所示：当匕3.7丫时，二极管D i导通，v=3.7V,当匕-3.7 V时,二 极 管D2导通，v0
19、=-3.7V,当一3.7V 匕3.7丫 时，二极管D i、D2截止，vo=vi 2.2.1 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为5V和8 V,正向导通电压为0.7V。试问：(1)若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？(2)若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：(1)两只稳压管串联时可得1.4V、5.7V、8.7V和13V等四种稳压值。(2)两只稳压管并联时可得0.7V、5 V和8V等三种稳压值。2.2.2 已知稳压管的稳压值V z=6 V,稳定电流的最小值/zmin=5mA。求题图2.2.2所示电路中和%2各为多少伏。解：(1)当H=i o v时，若%i=V z=6
20、V,则稳压管的电流为Iz7.=,=0.008(A)=8mA I7 n.=5mA，与 500)Zm,n大于其最小稳定电流，所以稳压管击穿。故 匕i=6 V。(2)当=10 V时，若VO2=VZ=6V,则稳压管的电流为171=匕-二=0.002(A)=2mA 3V时，稳压管D z反向击穿，v0=V i-3V,当匕3 V忖，稳压管D z反向击穿，人=女，当匕./ZM=2 5 m A,稳压管将因功耗过大而损坏。2.2.5电路如题图2 2 5所示，设所有稳压管均为硅管(正向导通电压为VD=0.7 V),腾 定电压Vz=8 V,已知%=15s i nW(V),试画出助和 W的波形。些 八 3kQ?-?学
21、2；D K 为 o J-o O(a)题图 2.2.5(b)解：题 图2 2 5所示的电路图中，对 于 图(a),当匕2匕=8丫时，稳压管D z反向击穿，v0=8 V ；当匕 一%=-0.7丫时，稳压管D z正向导通，vo=-0.7 V ；当-0.7V=-VD v,.+VZ=8V 时，稳压管 DZ 1 和 D z z 未击穿，vo=v i o对应题图2.2.5(a)电路的输出电压的波形如图2.2.5(a)所示。对于图(b),当匕2%+%=8.7丫时，稳压管D z i正向导通、D z 2反向击穿，v0=8 V：当匕 =8.7V1时，稳压管D z i反向击穿、D z 2正向导通，力=-8 V；当一8
22、.7V=-Vz-VD v,.V C E S V(BR CER=V C E S V CER V C E O。V C E R V C E S V CEO。V,B R C E SV CEO V CER。9.题图3.0.6所示电路中，用直流电压表测出VCE=0 V,有可 能 是 因 为C或D 。A&开路B艮 短路C Rb过小D p过大题图3.0.6 410 .测得电路中儿个三极管的各极对地电压如磔囹，u./必不。试判断各三极管的工作状态。+5 V-r+0.7V-S V +2.4V9o-K-0.2 V +2,7V 卜、O V*-5.3V60 V(a)0 V O V(b)题图3.0,76O V(d)答：题
23、 图3.0 7所示的各个三极管的工作状态，图（a）为放大，图（b）为 放 大,图（c）为饱和，图（d）为C、E极间击穿。11.用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位，如题图3.0.8示，试判断这些晶体管分别处于哪种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏）？+12V+6V答：题图3.0 7 所示的各个三极管的工作状态，图（a）为损坏，图（b）为放大，图（c）为放大，图（d）为截止，图（e）为损坏，图（f）为 饱 和（或 B、C极间击穿）。12.放大电路如题图3.0.9 所示，对于射极电阻R,的变化是否会影响电压放大倍数人,和输入电阻用的问题，有三种不同看法，指出哪一种是正确的？甲：当（增
24、大时，负反馈增强，因此/?,T o（）乙：当此增大时，静态电流 减小，因此/?,T（）丙：因电容c,，对交流有旁路作用，所以此的变化对交流量不会有丝毫影响，因此,当Re增大时，A,和 均无变化。题图3.0.9解：本题意在我们要搞清在分压式电流负反馈偏置电路中的作用，从表面看，Re被 c，交流旁路了，对交流量无影响（即不产生交流负反馈），所以R,的变化不影响A,和4,这是本题容易使我们产生错觉的地方。但我们还必须进步考虑，尽管此不产生交流负反馈，但它对放大器的静态工作点的影响是很大的，既然影响到/须，就影响到进而影响A“和甲的说法是错误的，原因：因 C,的旁路作用，所以R,不产生交流负反馈，所以
25、甲的观点前提就是错的。乙的说法是正确的。原因：R.T-rhe T-|A“W；/，&=&叱 .丙的说法是错误的，原因：正如解题分析中所说，尽管凡不产生负反馈，但 R,增大使减 小，4e的减小必然引起|A“|减小和R,的增加。主观检测题3.1.1 把一个晶体管接到电路中进行测量，当测量时，则 人=0.4 泊，当测得/2=1 8/4 时，4=1.1 2 机4,问这个晶体管的/值是多少？/山。和/星。各是多少？解：根据电流关系式：/C=B+(1+PHC B。，可得0.4mA=P x 0.006mA+(1+P)ICBO(1)1.12mA=p x 0.018mA+(1+P)ICBO(2)将(1)、(2)两
26、式联立，解其联立方程得：6=60 ICBO 0.66/A进而可得：ICE0=(1+/”CBO=0.66/A x 61=40/A3.1.2 根据题图3.1.2 所示晶体三极管3 B X3 1 A和输出特性曲线，试 求 Q点处=3 V ,Ic=4mA,IB=1501A 的下和/3值A和a值。题图3.1.24mA0.2mA=20,1+。=0.952mA0.1/nA=20a =B1+夕=0.953.3硅三极管的=5 0,4B0可以忽略，若接为题图3.1.3 (a),舞 /=2乂，问 应为多大？现改接为图(b),仍要求人=2/九4,问4,应为多大?IE=(1+夕)/8=2.04旭4，E=空KERE6-V
27、BE 6-0.7F2.04=2.6(b)A誓=4。(妙)VcB E 6-0.70.04RB=1 3 2 s3.3.1在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如题图3.3.1所示，试判断各晶体管的类型(P N P管还是NPN管，硅管还是错管)，并区分e、b、c三个电极。题图3.3解：题图3.3.1 (a)所示的晶体管为错NPN管，三个引脚分别为e极、b极、c极。题图3 3 1 (b)所示的晶体管为硅P N P管，三个引脚分别为c极、b极、e极。题图3 3 1(c)所示的晶体管为错P N P管，三个引脚分别为b极、e极，c极。3.3.2 在某放大电路中，晶体管三个电极的电流如题图3.3.
28、2所示，已测出人=-1.2以，/2=0.0 3/九4 ,I3=1.2 3 m A,试判断e、b、c:个电极，该晶体管的类型(NPN型还是P N P型)以及该晶体管的电流放大系数万。解：题图3.3.2所示的晶体管为P N P管，三个电极分别为b极、c极、e极，晶体管的直流电流放大倍数为/=1.2/0.0 3=4 0。3.3.3 共发射极电路如题图3.3.3所示，晶体管=5 0,/匿。=4,%，导 通 时/E=-0.2 V ,问当开关分别接在A、B、C三处时，晶体管处于何种工作状态？集电极电流 为多少？设二极管D具有理想特性。(1x 5 0)=0.2 4 m A 故工作在放大区，L=I b X 5
29、 0=9 m A。Icbo=12/当开关置于B位置时;晶体管工作在截止区，Ic=0当开关至于C位置时，晶体管工作在饱和区。3.3.4.题 图3.3.4电路中，分别画出其直流通路和交流通路，试说明哪些能实现正常放大?哪些不能？为什么？(图中电容的容抗可忽略不计)。解：题图所示的各个电路中，图（a）能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏;交流通路信号能顺畅的输入输出。图（b）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。图（c）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输出。图（d）不能放大，直流通路不满足发射结正偏、集电结反偏；图（e）不
30、能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。图（f）不能放大，直流通路不满足发射结正偏；交流通路信号能顺畅的输入输出.3.4.1 一个如题图3.4.1（a）所示的共发射极放大电路中的晶体管具有如题图3.4.1（b）的输出特性，静态工作点Q和直流负载线已在图上标出（不包含加粗线）。题图3.4 （b）(I)确定Lc、&和此 的 数 值(设 可 以 略 去 不 计)。(2)若接入R z=6 k。，画出交流负载线。(3)若输入电流 =18 si n w(/i 4)，在保证放大信号不失真的前提下，为尽可能减小直流损耗，应如何调整电路参数？调整后的元件数值可取为多大？解(1)V
31、C C=12 V;由匕广=y(c-&，&=_二y这.=竺二i=2 g ；Cc CC C C c j 3由 =cc-*上C ,Rb=2k=JA_=4oog。B Rb Rb IB 0.03(2)如题图3.4.1(b)中加粗线所示。(3)增大R b的值，由 二v -V“V4凡 V 12=-=667Jta(最大取值)。h 0.018D3 4 2放大电路如题图3.4.2 (a)所示，其晶体管输出特性曲线题图3 42 (b)所示(不包含加粗线和细的输出电压波形线)，已知=550AA,Rc=3kQ,R,=3kQ,Vcc=24匕=0.2k=100(各电容容抗可忽略不计)，=。7丫。(1)计算静态工作点；(2)
32、分别作出交直流负载线，并标出静态工作点Q；(3)若基极电流分量心=2 0 si n初(丛4),画出输出电压”的波形图，并求其幅值匕,。B =跖 +(1+?)(孙+纹2)“550+(1+100)(0.5)=BI R=100 x 0.04mA=4mAVCE=Vcc-Ic（Rc+J +2）=24-4（3+0.3+0.2）=10V o（2）交直流负载线，电路的静态工作点Q如题图3.4.2（b）中的加粗线所示。（3）出输出电压“的波形图如题图3.4.2（b）中的细线所示，输出电压幅值匕加=3V。3.4.3分压式偏置电路如题图3.4.3 （a）所示。其晶体管输出特性曲线如图（b）所示，电路中元件参数 Rb
33、l=15kn,Rb2=62kC R =3kQ,RL=3kH,Vcc=24V,凡=I k。,晶体管的 J3=50,%,=200Q,饱和压降 VCES=0.7V,rv=100。（1）估算静态工作点Q；（2）求最大输出电压幅值匕,“；（3）计算放大器的Ay、R、&和A,，s；R解：（1）VB=V=-x24=4.7VRM+R.15+62Qt,VB-VHF 4.7 _ 0.7，I=IE=-4mARe 11 4B=产 I c=50 =80/AycE=Kc-/c（Rc+R,，）=24-4x（3+l）=8V（2）由图解法求静态Q点，并作交流负载线，输出电压幅度负向最大值为V m 2,输出电压幅度正向最大值为V
34、 m l，去两者小者为最大不失真输出电压幅度为Vo m=Vo m l=14-8=6 V；3“+户 =2。+。+5。”竿=。.弘。叫 风)_ 50(3|3)=Kg K=时 以2限=0.5&/2Ro=Rc=3k。A,vs=V V 匕 A=A vVs Vs V.vML2.=_1 2 5r.p R、+R.bestRJ纹+K VCE=Vce-Ic(Rc+Re)=4V=F 5 mARc+Re 3+1VB=IERe+Vg=5x 1+0.7=5.7 V殳 y&廿&2 8=5.7Vylb2-4acR1 C%=”七一=7 x 2 4-15=48H23.4.4用示波器观察题图3.4.4(a)电路中的集电极电压波形时
35、，如果出现题图3.4.4(b)所别得到改善？示的三种情况，试说明各是哪一种失真？应该调整哪些参数以及如何调整才能使这些失真分解：如题图343(b)所示的第一种情况属于截止失真，应 增 大RM解决；第二种情况属于饱和失真，应减 小RM解决；第三种情况属于饱和截止失真同时出现，应该减小输入信号的幅度解决。M r r f r )3.4.5放大电路如题图3.4.5 (a)所不，设 此=4 0 0 4。,“=4k Q,=2 0 V,7?s=0,晶体管的输出特性曲线如图3 4 5 (b)所示，试用图解法求：(1)放大器的静态工作点/?%E=?(2)当 放 大 器 不 接 负 载 时 输 入 正 弦 信 号
36、，则最大不失真输出电压振幅%”=?(3)当接入负载电阻&=4 k。时，再求最大不失真输出电压振幅匕”“=?V解 -=0.05mA=50/A,直流负载线方程为：VCE=Vc c-IcRc=2 0-4 Zf。直流负载线与横、纵轴分别交于M(2 0 V,0 mA)、N(0 V,5 mA),且斜率为-1/RC,从图j=2 4/W/4中读出静态值Q点为：vC=n v(2)不接负载时，输入正弦信号，则最大不失真输出电压振幅匕=1 1-2.5=8.5V(3)当接入负载电阻&=4 A Q时，放大器的动态工作轨迹为交流负载线，其斜率为3.5.1画出下列题图3.5.1中各电路的简化h 参数等效电路，并标出与 频/
37、的正方向。（电路中各电容的容抗可不计）。解：画出对应题图3.5.1（a、b、c、d、e、f）所示电路的简化h 参数等效电路图如图351（a、b、c d、e、f）所示。3.5.2在如图3.5.2电路中设匕七在 计 算 时 可 认 为 VBE 0：若 R b =6oom,问这时的VC E Q=?(2)在以上情况下，逐渐加大输入正弦信号的幅度，问放大器易出现何种失真？(3)若要求VCEQ=6V,向这时的Rh=?(4)在VC E Q=6V,加 入 在 =5?V的信号电压，问这时的巾。=?解：本题意在使我们熟练地掌握单管放大器静态工作的计算方法，通过我们对静态工作点的分析计算，看Q点设置是否合理。并不合
38、理，我们如何调整电路才能防止放大器产生非线性失真。通 过Q点计算，我们如何判别易产生何种失真呢？这里主要看匕 侬 大小。匕 世 愈接近于c，放大器愈易产生截止失真；反之VC E O愈小(愈接近VCEQ”，愈易产生饱和失真。当VCEQ约为V c c/2,较为合理。(1)(1)ICQ=/3IBQ=12=1mACQ BQ Rh 600VC E Q=VC C-IC QRC=l2-lx 3 =3V(2)由于c=12匕 匕 顼=9匕ZE。接近工作点偏低，故产生截止失真。(3)当匕顼=6匕/=Vcc C些EO=-1-2-6-=2mA叫3B0BQ =/3=50 =40/1zA,Rh 1=300kQBQ40(4
39、)IEQ ICQ=2mA,rhe=%,+(1+)生=3000+和/，=0 9 6 3E Q 2A,R=-3-=-=-50 xrb e1.50.963-78|V0|=|Av|-Vi=78x5=390mV3.6.1 放大电路如题图 3.6.1 所不，已知 Vcc=4kC,Rb2 6kl,Re=3.3Z/2,RC=RL=2kQ,晶体管夕力50,%，=io o a，%=0 7V，各电容的容抗均很小。（1）求放大器的静态工作点Q（ICQ=?VCEQ=?）；（2）求未接入时的电压放大倍数Ay：（3）求“接入后的电压放大倍数4，；（4）若信号源有内阻&,当Rs为多少时才能使此时的源电压放大倍数|A小降为|A
40、，|的一半？题图3.6.1解：解题分析本 题（1）、（2）、（3）小题是比较容易计算的，这是我们分析分压式电流负反馈偏置电路必须具备的基本知识。对 于 第（4）小题，我们在分析时，必须要搞清放大器的电压增益与放大器源电压增益之间的关系，这种关系为：/、-R.10 x4(1)Vn=-=4V R”+&2 4+6VHO-VH F 4-0.7IEO Ico=-=-=1mAQ CQ Re 3.3VCEQ=Vc c-ICQ(Re+Rc)=l lx 5.3 =4.7V(2)rbe=rbb.+(l+p0)=100+13261.4kD1EQ4=一 四=一 必 二 一”一714%rb e I/（3）当接入R,;A
41、y叫 一2 1.71.4 A=备，又,以|=扣Ri=Rb l/Rb 2/rbe=4kQ/6 g /1.4kQ=0.88kQ即：当&=0.8 8 攵。时，放大器源电压增益为放大器电压增益的一半(按=1.4 A Q计算)。3.6.2 放大电路如题图 3.6.2 所示，Vcc=12V,Rbi=15kQ,Rb2=45kC,&=RL=6k。，Rel=2 0 0/2，R,2=2.2。，晶体管的 p=50%=3 0 0/2,VB =0.6 V，各电容容抗可以略去不计。(1)估算静态工作点：(/c Q=?W cE Q =(2)画出其简化的h参数等效电路，并 计 算 出 电 压 放 大 倍 数 输 入 电 阻
42、凡，输出电阻凡；(3)设信号源内阻&=1 乂1,信号源电压自，=1 0/?V,：装 sy_ R e 2%题图3.6.2z、，V”12VX15解(1)=-=3y计算输出电压巾.t_ j _ VBQ-B E _ 3-0.6 _ i I(、C i=I pn=CQ EQ Re l+Re2 0.2+2.2VcEQ=CC=1CQ(6+%+4 2 )=1 2-1(6+0.2+2.2)=3.6V(2)简 化h参数微变等效电路如图362所示。A_K=_&_ 匕%+(1+。氏=,+(1 +)科I EQ=300+51x 型=1.626AQ1RJ=Re I I Rf 6 km 6kQ=3 攵。Ay=-BR150 x3
43、rb e+(l+j3)Rel 1.626+10.2彩一12.7Ri=Rb l/Rb 2/rb c+(l+p)Re l=15/45/7(1.626+10.2)5.8klRo Rc=6kQ 4 =A.R,4+居5 8=-12.7x-仪一10.85.8+1|K|=|Vs|-K|=10 x|-10.8|=108mV3.6.3分 压 式 偏 置 电 路 如 题 图3.6.3所 示，设=1 2 V,R m =1 5攵0,%2=10540,R,=lk。,R c=5 k d&=5 k Q,有六个同学在实验中用直流电压表测得三极管各级电压如题表363所示，试分析各电路的工作状态是否合适。若不适合，试分析可能出现
44、了什么 问 题（例如某元件开路或短路）。题 表3.6.3组号123456VB(V)00.7 51.401.51.4VE(V)000.7000.7VC(V)00.38.51 21 24.3工作状态故障分析题图3.6.3解：根据电路参数，可以计算出电路的参数为“匕工型23,BQ&1 +&2 15+105V e=VB e-VB=1.5-0.7=0.8V,j j 一%E 1.5 0.7.4。=/顷=-五-=-=CEQ=%C -，。%(/?+A )在输出特性上作负载线M N(b)作负载转移特性，根 据%s =-%火 作源极负载线0 A，此负载线与负载转移特性曲线的交点Q，即静态工作点。在负载转移特性和输
45、出特性上可找到静态工作点的数值为VGSQ A-0.35V0,所以输出电压不会产生交越失真。7 常用的功率器件有哪些，各有什么特点？选择功率器件要考虑哪些因素？答：达林顿管、功率VMOSFET和 IGBT功率模块。功率MOSFET的特点有：（1）MOSFET是电压控制型器件，因此在驱动大电流时无需推动级，电路相对较简单；（2）输入阻抗很高，达 1 0$以 上（3）工作频率范围宽，开关速 度 高（因为多数载流子导电，没有开关存储效应，开关时间为几十到几百纳秒），开关本身损耗小；（4）有相对优良的线性区，并且输入电容比双极型器件小得多，所以交流输入阻抗很高；IGBT是 MOSFET和 BJT技术的混
46、合物。从结构上讲，IGBT类似具有另一附加层的功率 MOSFET。因此，IGBT有 MOSFET的驱动优势，也有功率BJT在高电压使用情况下良好的驱动能力。选择功率器件应从功率管的极限工作电流、极限工作电压、最大管耗、散热、防止二次击穿、降低使用定额和保护措施等方面来考虑。8 什么是热阻？如何估算和选择功率器件所用的散热装置？答：散热条件的优劣常用“热阻”表示，热阻定义如下：七=3式 中 筋 是热源的温度，T2是环境温度，P 是热源消耗的功率。通俗地理解，就是热源消 耗 1W的功率，会使它的温度上升多少度。所以，热阻小，说明散热条件好；热阻大，说明散热条件差。换句话说，同样消耗1W的功率，热阻
47、小的三极管温升小，热阻大的三极管温升大。因此，热阻大的三极管不允许耗散太大的功率。为了减小功率管的热阻，常需要给三极管加装散热片。例如：三 极 管 3 A D 3 0,不加散热片时允许管耗1 0 W；加入定面积的散热片后，允许管耗可达3 0 W。因此功率放大管加装散热片是非常必要的。功率器件所用的散热片估算。R.j.小功率管不用散热器，等效热阻为：R,=Rjc+Rca大功率管加散热器后,等效热阻为：R,=号 +Rcs+RsaT 是管子的结温，T a 是环境温度，PCM是管耗。R j c 是管子的结到外壳的内热阻，R c a 是外壳到空气的热阻，R e s 是外壳到散热器的热阻，R s a 是散
48、热器到空气的热阻。一般总有R c a -R 2 VC C=24vz（5）静态时给7；,72提供适当的偏压，使之处于微导通状态，克服交越失真。5.3.2 双电源互补推挽功率放大电路如题图5.3.2所示。（1）试分别标出三极管Ti T 的管 脚（b、c、e）及其类型（N P N、PNP）：（2）试说明三极管T5的作用。（3）试问，调节可变电阻R2将会改变什么？（4）Vcc=12V,RL=8C,假设晶体管饱和压降可以忽略，试求cc解：(1)根据电路图中T 1 T 4管的连接结构，和 T2管 采 用 N PN 型晶体管，T3和 T4管 采 用 PN P型晶体管组成的复合管，管脚标注如图5.3.2所示。
49、(2)图中晶体管Ts、电阻R3和 R2构成VBE扩大电路，为功率管提供偏置电压，克服交越失真。(3)调节可变电阻/?2会改变丁5管 C、E 极间电压，从而调节功率管(，T 4的偏压值。的偏置电压。(4)V2 122=9W2R,2x8(VCC-VCESR RL 二 口2 102(R+RL)R+RL 2X(1+10)1+105.3.3 某集成电路的输出级如题图5.3.3所示。(1)为了克服交越失真，采用了由Ri、R2和 T4构成的VBE扩大电路，试分析其工作原理。(2)为了对输出级进行过载保护，图中接有试说明三极管T s、T6和 R3、R，试说明进行过流保护的原理。解(1)由 Ri、R?和 T4构
50、成的VBE扩大电路，在静态时，为 丁 2和 T3提供小电流偏置,能较好地克服交越失真，改变R i或 R2可以灵活的调整偏置电压，比用两个二极管构成的偏置电路使用方便。由图可见，T2和 T3基极间电压为VcE4。V(4 5、,X 居 +匕.=噎4 1+苴J=07 x +=1015V此时，VBE4随温度变化，使电路具有温度补偿作用。(2)为了对输出级进行过载保护，电路通过T5、T6和 R3、R4实现过流保护。当正向输出电流L 超过额定时，R3上的压降促使T5正向偏置，使 T5由截止转为导通,旁路了驱动级向T2提供的基流，使输出电流Ic 2限制为I B E s=21Z.a 23mAe2max R3