《电工与电子技术基础》第4章半导体器件习题解答.pdf

第 4 章半导体器件习题解答 习题 4.1计算题 4.1 图所示电路的电位 UY。 （1）UA=UB=0 时。 （2）UA=E，UB=0 时。 （3）UA=UB=E 时。 解：解： 此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。 假设图中二极管为理想二极 管，可以看出 A、B 两点电位的相对高低影响了 DA和 DB两个二极管的导通与关断。 当 A、B 两点的电位同时为 0 时，DA和 DB两个二极管的阳极和阴极（UY）两端电位同时 为 0，因此均不能导通；当 UAE，UB0 时，DA的阳极电位为 E，阴极电位为 0（接地） ， 根据二极管的导通条件，DA此时承受正压而导通，一旦 DA导通，则 UY0，从而使 DB承受 反压（UB0）而截止；当 UAUBE 时，即 DA和 DB的阳极电位为大小相同的高电位，所 以两管同时导通，两个 1k的电阻为并联关系。本题解答如下： （1）由于 UAUB0，DA和 DB均处于截止状态，所以 UY0； （2）由 UAE，UB0 可知，DA导通，DB截止，所以 UY + kk Ek 91 9 10 9 E； （3）由于 UAUBE，DA和 DB同时导通，因此 UY + kk Ek 192 92 19 18 E。 4.2在题 4.2 图所示电路中，设 VD 为理想二极管，已知输入电压 uI的波形。试画出输 出电压 uO的波形图。 题 4.1 图 题 4.2 图 解：解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（b）图可以看出，当二极管 D 导通时，电阻为零，所以uoui；当 D 截止时，电 第 4 章半导体器件习题解答 阻为无穷大，相当于断路，因此uo5V，即是说，只要判断出 D 导通与否，就可以判断出输出电压的波形。要判断 D 是否导通， 可以以接地为参考点（电位零点） ，判断出 D 两端电位的高低， 从而得知是否导通。 uo与ui的波形对比如右图所示： 4.3试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有何异 同？ 答：硅稳压管与普通二极管在结构是一样的，都有一个 PN 结，引出两个电极，但由于做 PN 结的工艺不同，二者在运用中就不相同，硅稳压管可以工作 在反向击穿区而普通二极管就不能工作在反向击穿区， 如果外加反向电压小于稳压值时， 稳压 管可作二极管使用。 4.4二极管电路如题 4.4 图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出 A、O 两 点间的电压 UO。图中二极管均为硅管，正向压降取 0.7V。 题 4.4 图 解：解：解题思路：假设二极管断开，取 O 点为参考点，判断二极管的阳极点和阴极点电位 高低，如果阳极电位高于阴极电位 0.7V 以上，则二极管导通，否则截止。 （a）假设 VD 断开，因其阳极点电位（6V）高于阴极点电位（0V） ，可知 VD 处于导通 状态，UO=6-0.7=5.3V； （b）VD1导通，VD2截止，UO被钳位在 0.7V； （c）VD 导通，UO=12-0.7=11.3V； （d）VD1，VD2均截止，UO=-6V 4.5在题 4.5 图所示的电路中， i 10sinut=V，E=5V，试分别画出输出电压 O u的波形。 二极管的正向压降可忽略不计。 第 4 章半导体器件习题解答 解：解：解题方法：1.判断二极管导通与截止条件。假设二极管断开，根据二极管两端电位高 低判断二极管何时导通，何时截止。 2.分别分析二极管导通与截止的情况下输出电压值。 具体分析过程： （a）当 ui5V 时，二极管导通，uo=5V； （b）当 ui5V 时，二极管截止，uo=5V； （c）当 ui5V 时，二极管截止，uo=ui； （d）当 ui5V 时，二极管导通，uo=ui。 输出电压 uo波形如下图： （a） （b）（c） （d） 4.6在题 4.5 图所示的电路中， i 10sinut=V，E=2V，试分别画出输出电压 O u的波形。 二极管的正向压降仍可忽略不计。 解：解：参考题4.5 4.7特性完全相同的稳压管2CW15，UZ=8.2V，接成如题4.7图所示的电路，各电路输 出电压UO是多少？电流I是多少？（硅稳压管的正向压降取0.7V） 。 题 4.5 图 t 0 uo/V 5 10 t 0 uo/V 5 -10 第 4 章半导体器件习题解答 题 4.7 图 解：解：由已知，稳压管UZ=8.2V，正向压降0.7V，如果两个稳压管串联，UO为二者电压之 和，如果并联，因为二极管的钳位作用，UO为电压值较低的稳压管的电压，由此可得： （a）UO=8.2+0.7=8.9V，I=（18-8.9）/15006.07mA （b）UO=8.2+8.2=16.4V，I=（18-16.4）/500=3.2mA （c）UO=0.7V，I=（18-0.7）/2000=8.65mA (d)UO=8.2V，I=（18-8.2）/1000=9.8mA 4.8有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V。 如果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压， 这两个稳压管及限流电阻应如何连接？ 请画出各个电路图。 解：解：参考题4.7。 4.9在题4.9图所示电路中，E=20V，R1=900，R2=1100。稳压管的稳定电压UZ=10V， 最大稳定电流IZM=8A。试求稳压管中通过的电流IZ是否超过IZM？如果超过，应如何解决？ 题 4.9 图 解：解：电阻R1中的电流 1 1 20 10 11.1 (mA) 900 Z EU I R = ； 电阻R2中的电流 2 2 9.09 (mA) Z U I R = ； 稳压二极管中的电流mAImAIII ZMZ 801. 2 21 =UC，集电极电位最 低，硅管的发射极与基极的电位差（即管压降UBE）约为0.6-0.7V，锗管约为0.2-0.3V，由此 可知： 晶体管1：NPN型，锗管，1E，2B，3C； 晶体管2：PNP型，硅管，1C，2B，3E。 4.11某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚对地电位为6.2V；管脚对 地电位为6V；管脚对地电位为9V，如题4.11图所示。试判断各管脚所属电极及管子类型 （PNP或NPN） 。 解：解：分析方法同题 4.10，由 3 个管脚的电位高低判断该管为 PNP 型，根据管脚和两 者的电位差值 0.2V 判断应为锗管（硅管应为 0.6-0.7V） ，因为 PNP 型管UEUBUC,据此可判 定管脚和分别为基极和发射极，管脚为集电极。 4.12两个晶体管的共射极输出特性曲线如题4.12图所示。试说明哪个管子的值大？ 哪个管子的热稳定性好？ 题 4.11 图题 4.12 图 解：解：该题考查了晶体管输出特性和参数的相关知识。 从 （a） (b)两图可以看出： 当IB变化相同的值时，（a） 图中IC变化要更大一些， 由 B C I I 可知（a）图管子的值大，热稳定性差，而（b）图由于值小，热稳定性较好。 4.13一晶体管的极限参数为PCM=100mW，ICM=20mA，U(BR)CEO=15V，试问在下列情况 下，哪种是正常工作？ （1）UCE=3V，IC=10mA； （2）UCE=2V，IC=40mA； （3）UCE=6V，IC=20mA。 解：解：(1)能正常工作。 （2）不能正常工作。集电极电流太大。 （3）不能正常工作。其积大于集电结耗散功率。 4.14在题4.14图所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态？ 解：解：计算结果见下表，设UBE=0.6V。表中， )(satC I为晶体管饱和时的集电极电流， B I 为晶体 管临界饱和状态时的基极电流。 第 4 章半导体器件习题解答 判断公式（a）管（b）管（c）管 C CC satC R U I )(12mA8mA UBE0 )(satC B I I = 0.24mA0.2mA B I （6-0.6）/50=0.11mA（12-0.6）/47=0.24mA 状态 BB II，饱和 截止 4.15试总结晶体三极管分别工作在放大、饱和、截止三种工作状态时，三极管中的两个 PN结具有的特点。 解：解：三极管工作在放大工作状态时，集电结反偏，发射结下偏。 三极管工作在饱和工作状态时，发射线和集电结均正偏。 三极管工作在截止工作状态时，发射线和集电结均反偏。 4.16题4.16图所示的电路是一声光报警电路。在正常情况下，B端电位为0V；若前接 装置发生故障时，B端电位上