电子线路(1) (董尚斌 著) 清华大学出版社 课后答案(1-3章).pdf

课后答案网，用心为你服务！ 1 低频电子线路习题低频电子线路习题 第第 1 1 1 1 章章 1-11-11-11-1本征半导体与杂质半导体有什么区别？ 解：解：本征半导体是纯净的， 没有掺杂的半导体， 本征半导体的导电性能较差 ， 在温度为 0K 时，半导体中没有载流子，它相当于绝缘体。在室温的情况下，由 本征激发产生自由电子空穴对，并达到某一热平衡值，本征载流子浓度 与温度有关。 kT E i g eTAn 22 3 0 0 = 杂质半导体是在本征硅或本征锗中掺入杂质得到的， 若掺入 5 价元素的杂质 可得到 N 型半导体，N 半导体中的多子为自由电子，少子为空穴，由于掺入微 量的杂质其导电性能得到了极大的改善，其电导率是本征半导体的好几个数量 级。在杂质半导体中，多子的浓度取决于杂质的浓度，而少子的浓度与成正 2 i n 比，即与温度有很大的关系。若掺入 3 价元素的杂质可得到 P 型半导体。 1-21-21-21-2试解释空穴的作用，它与正离子有什么不同？ 解：解：空穴的导电实际上是价电子导电，在半导体中把它用空穴来表示，它带 正电是运载电流的基本粒子，在半导体中，施主杂质电离后，它为半导体提供了 一个自由电子，自身带正电，成为正离子，但由于它被固定在晶格中，是不能移 动的。 1-31-31-31-3半导体中的漂移电流与扩散电流的区别是什么？ 解：解：漂移电流是在电场力的作用下载流子定向运动而形成的电流，扩散电流 是由于浓度差而引起的载流子的定向运动而形成的电流 1-41-41-41-4在 PN 结两端加反向偏压时，为什么反向电流几乎与反向电压无关？ 解：解：PN 结加反偏电压，外加电场与内电场方向相同,PN 结变宽，外加电压 全部降落在 PN 结上，而不能作用于 P 区和 N 区将少数载流子吸引过来。漂移大 于扩散，由于在 P 区及 N 区中少子的浓度一定，因而反向电流与反偏电压无关。 1-51-51-51-5将一个二极管看作一个电阻，它和一般由导体构成的电阻有何区别？ 解：解：将二极管看作一个电阻，其明显的特点是非线性特性。而一般由导体构 成的电阻，在有限的电压、电流范围内，基本上是线性的。 （1） 二极管的正反向电阻，其数值相差悬殊。正向电阻很小，而反向电阻 很大。 （2） 二极管具有负温度系数，而导体构成的电阻具有正温度系数。 1-61-61-61-6在用万用表的电阻档测二极管的正向电阻时，发现 R 10 档测出的阻 值小，而用 R 100 档测出的阻值大，为什么？ 解：解：万用表测量电阻时，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值刻在表盘 上，当流过电表的电流大时，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之和联合决定。 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 2 通常万用表欧姆档的电池电压为 1.5V，R10 档时， 表头满量程为 100A， 万用表的内阻为150，R100 档时万用表的内阻为。 S R=150010 SS RR 用万用表测二极管所构成的电路如题图1-6（a）所示，图中虚线框内所示电路为 万用表的等效电路。由图可得管子两端的电压 V 和电流 I 之间有下列关系： R10 档： S RIV=5 . 1 R100 档： SS RIIRV=105 . 15 . 1 这两个方程式在 V-I 坐标系中均为直线，如图（b）所示；从二极管本身的特性 看，管子的电压和电流应满足特性曲线所表示的规律。因此，同时受这两种关系 约束的电压和电流必定在特性曲线与直流负载线的交点上。用 R10 档测量时， 交于图中 A 点，万用表读数为 V1I1；用R100 档测时，交于图中 B 点，万用 表读数为 V2I2。显然前者的阻值较小，而后者的阻值大。 1-181-181-181-18在 300K 下，一个锗晶体中的施主原子数等于 21014cm3，受主原子 数等于 31014cm3。 （1）试求这块晶体中的自由电子与空穴浓度。由此判断它是 N 型还是 P 型 锗？它的电功能主要是由电子还是由空穴来体现？ 提示若 Na受主原子（负离子）浓度， Nd施主原子（正离子）浓度， 则根据电中性原理，可得 pNnN da +=+ 又 2 i nnp= （300K 下，锗的 ni2.41013cm3） 由上二式可求出 n、p 之值。 （2）若NaNd1015cm3，重做上述内容。 （3）若Nd1016cm3，Na1014cm3，重做上述内容。 解 ：解 ：（1）由与 nNaPNd可得 2 ip nn=0)( 2 2 =+ iad npNNp 解之得 += 2 2 4)()( 2 1 iadad nNNNNp 由于 p0，故上式根号前应取“”号，已知 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 3 ni2.41013cm3，Na31014cm3，Nd21014cm3 代入上式得 314213 2 1414 10055 . 1 )104 . 2(410) 32(10)32( 2 1 = +=cmp np（NdNa）1.0551014（23）10145.51012cm3 由此可知np 因而是 P 型锗。 （2）由于NaNd，因而由 nNapNd得 npni2.41013cm3 这是本征锗。 （3）由于 NaNd，因而可得 npnNd=1016cm3 np，故为 N 型锗。 310 16 213 2 1076 . 5 10 )104 . 2( = =cm n n p i 1-201-201-201-20若在每 105个硅原子中掺杂一个施主原子，试计算在 T300K 时自由 电子和空穴热平衡浓度值，掺杂前后半导体的电导率之比。 解：解：T300K时，n0Nd（4.961022105）cm34.961017cm3ni 1.51010cm3 则 32 0 2 0 1053 . 4 =cmnnp i 本征半导体电导率本（np）niq5.04106S/cm 杂质半导体电导率杂nn0q119S/cm 因此杂本238105 1-211-211-211-21 在室温（300K）情况下，若二极管的反向饱和电流为 1nA，问它的正 向电流为 0.5mA 时应加多大的电压。设二极管的指数模型为, ) 1(= TD mV SD eIi 其中 m1，VT26mV。 解：解：将代入公式得1115 . 0 ， T D V SD enAImmAi = S D TDSD V I i VIie TD ln= V I i V S D TD 34 . 0 ln= 1-251-251-251-25二极管的正向伏安特性曲线如题图 1-25 所示，室温下测得二极管中 的电流为 20mA，试确定二极管的静态直流电阻 RD和动态电阻 rd的大小。 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 4 解 ：解 ：（1-25） 从图中可见，IDQ=20mA、VDQ=0.67V，所以静态直流电阻 RD为 = = 5 .33 1020 67 . 0 3 DQ DQ D I V R 从图中可见，因而在静态工作点处其交流电阻为mAID201030= = =3 . 1 20 26 D T d I V r 1-261-261-261-26 由理想二极管组成的电路如题图 1-26 所示，试求图中标注的电压 V 和 电流 I 的大小。 解：解：在图（a）电路中 D2管优先导通，输出端电压=3V，D1截止，通过 1k 电阻的电流 I=8mA； 题图1-26（b） 的变形电路如右图所示 ， 从图中可见：假定 D1截止 D2导通，则输 出端的电压 ； 由于D2 () ()V33 . 3 1010 105 1010 +=+ + = 是理想二极管，则 A 点电压也为3.33V， 显然，假定 D1截止是错误的。 若 D1导通，A 点电压为零，则输出端电压也为零 V0，则通过 D1的电流 为 () mAI1 10 100 5 10 = = 1-271-271-271-27二极管电路如题图 1-27 所示，判断图中二极管是导通还是截止状态， 并确定输出电压 Vo。设二极管的导通压降为 0.7V。 解：解： 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是：首先假设将要判断 的二极管断开（图中 A、B 两点之间断开） ，然后求该二极管阳极与阴极之间承 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 5 受的电压。如果该电压大于导通电压，则说明该二极管处于正向偏置而导通，两 端的实际电压为二极管的导通压降；如果该电压小于导通电压，则二极管处于反 向偏置而截止。在判断过程中，如果电路中出现两个以上二极管承受大小不相等 的正向电压， 则应判定承受正向电压较大者优先导通， 其两端电压为导通电压降 ， 然后再用上述方法判断其余二极管的状态，具体分析如下： 在图题 1-27（a）中，首先将二极管 D 断开，求二极管两端将承受的电压 VABVAVB5V（10V）5V。显然，二极管接入以后处于正向偏置， 工作在导通状态。如果设二极管是理想器件，正向导通压降 VD0V，则输出电 压 VOVAVD5V。若考虑二极管的正向压降 VD(on)0.7V，则输出电压 VO VAV(on)D5V0.7V5.7V。 在图题 1-27（b）中，断开二极管 VD,有 VABVAVB10V（5V） 5V。可见，二极管 VD接入以后，将承受反向电压，D 处于截止状态（相当 于断开） ，电路中电流等于零（设反向饱和电流为零） ，R 上的电压降等于零，故 VOVB5V。 在图题 1-27（c）中，首先将 D1和 D2断开，求两管将承受的电压为： VD1：VB1A=VB1VA0V（9V）9V VD2：VB2AVB2VA12V（9V）3V 二极管接入以后，VD1因正偏处于导通，则 VOVAVB1VVD10V0.7V0.7V 而 VB2A12V（0.7V）11.3V，所以，VD2因反偏处于截止状态。 在图题 1-27（d）中，首先将 VD1和 VD2断开，求得两管将承受的电压。 VD1：VAB1VAVB115V0V15V VD2：VAB2VAVB215V（10V）25V 二极管接入以后，因VD2承受的正向电压较 VD1高，优先导通；使A 点的电 位 VAVB2VD2（on）10V0.7V9.3V。D1因承受电压而截止。故 VOVA9.3V 1-281-281-281-28题图 1-28 所示电路中稳压管的稳压值为 6V， 稳定电流为 10mA，额定功率为 200mW，试问 （1） 当电源电压在 18V 30V 范围内变化时， 输出 Vo 是多少？稳压管是否安全？ （2）若将电源电压改为 5V，电压 Vo是多少？ （3）要使稳压管起稳压作用，电源电压的大小应满 足什么条件？ 解：解：由于稳压管的额定功率为 200mW，而 VZ为 6V，则通过稳压管的最大 允许电流为 mAIZ3 .33 6 200 max = （1）当电源电压在 1830V 范围内变化时，输出电压 Vo6，而通过稳压 管的电流 IZ为，所以稳压管是安全的。mAIZ24 101 630 3 = = maxZ I （2）若电源电压改为 5V，电压 Vo5V（不稳压） 。 （3）VVV V I I 3 .3916103 .33 101 6 1010 3 3 3 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 6 1-291-291-291-29 题图 1-29 中给出实测双极型三极管各个电极的对地电位，试判定 这些三极管是否处于正常工作状态？如果不正常，是短路还是断路？如果正常， 是工作于放大状态，截止状态还是饱和状态？ 解：解：三极管的三种工作状态的偏置特点为： 放大状态发射结正偏、集电结反偏；饱和状态发射结正偏、集电 结正偏； 截止状态发射结反偏、 集电结反偏。 正偏时三极管的发射结电压为 ： 硅管 0.7V、锗管 0.3V。若违反以上特点，则考虑管子是否损坏。 综合分析后得： （a）放大状态； （b）发射结断路； （c）放大状态； （d）发射结短路； （e） 截止状态； （f）饱和状态； （g）发射结断路； （h）放大状态。 1-321-321-321-32已知电路如题图 1-32 所示，试判断下列两种情况下电路中三极管的状 态： （1）VCC=15VRb390kRc3.1k 100 （2）VCC18VRb310kRc4.7k 100 解 ：解 ：（1） A R VV I b BEQCC BQ 7 .36 10390 7 . 015 3 = = mAII BQCQ 67 . 3 107 .36100 6 = VRIVV cCQCCCEQ 6 . 34 .1115= 因为 VCEQ1V ，所以 T 处于放大状态 （2） 假设放大管处于饱和状态， 令 VCES 0 则 mA R VV I c CESCC CS 83. 3 = 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 7 A I I CS BS 3 .38= BSB IAI8 .55 10310 7 . 018 3 = 所以 T 处于饱和状态。 1-341-341-341-34某三极管的输出特性曲线如题图 1-34 所示， 从图中确定该管的主要参 数：ICE0、PCM、V（BR）CE0,（在 VCE10V，IC4mA附近） 。 答案：答案：ICE00.2mA；PCM40mW；VCE0=25V；50 1-361-361-361-36若测得某半导体三极管在 IB20A 时，IC2mA；IB60A 时，IC 5.4mA，试求此管的、ICE0及 ICB0各为多少？ 解：解：根据三极管电流分配关系 IcIBICE0和已知条件，有 2000A20ICE0 5400A60ICE0 由此解得85ICE0300A 又ICE0（1）ICB0,所以ICB03.5 A 1-381-381-381-38已知半导体三极管静态工作点电流 ICQ=2mA，80，|VA|100V，试画出0= bb r 器件的混合型等效电路，并求其参数、gm和 rce值。 eb r 解：解： 混合型等效电路如图所示。 由于，则 IEQICQ2.025mA9876 . 0 1 = + = a 因此，=+= 1040)1 ( EQ T eb I V rmSrg ebm 77= =k I V r CQ A ce 50 1-421-421-421-42N 沟道 JFET 的输出特性如题图 1-42 所示。漏源电压的 VDS15V， 试确定其饱和漏电流 IDSS和夹断电压 VP。并计算 VGS2V 时的跨导 gm。 解：解：由图可得：饱和漏电流 IDSS4mA，夹 断电压 VP4V，VGS2V 时，用作图法求 得跨导近似为：mS i g GS D m )2(1 4 . 16 . 2 1.2mS 第第 2 2 2 2 章章 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 8 2-12-12-12-1什么叫放大器？试述题图 2-1 放大电路中各元件的作用？ 2-22-22-22-2根据放大电路的组成原则，判断题图 2-2 所示各电路能否正常放大。 题图 2-2 解答：解答：图（a）电源电压为负值，晶体管没有合适的工作点，电路不能正常 放大； 图（b）电容 Cb隔断了直流，晶体管处于截止状态，电路不能正常放 大； 图（c）电容 Cb将输入信号短路，电路不能正常放大； 图（d）晶体管的集电极为交流地电位，所以，电路不能正常0= o 放大； 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 9 图（e）晶体管处于截止状态，电路不能正常放大； 图（f）电路有放大作用 2-32-32-32-3画出题图2-3放大电路的直流通路和交流通路以及的波 EEBB ii、 形图（设，放大器处于线性状态工作，而且在工作频 BEsmsms VVtV,sin= 率下耦合电容和 Ce足够大，它们所呈现的阻抗很小，可视为短路） 。 b C 题图 2-3题图 2-4 解：题图解：题图 2-32-32-32-3 2-42-42-42-4在 题图2-4所 示 的电 路中，已知管 子的 mA17 . 2 ,7 . 0,100 )( = CQonBE IVV rce不计，信号源设试求三极管各极电。，=kRVt ss 10)(sin1 . 0 0, bb r= 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 10 压和电流值、。 B i BE C i CE 解解：ICQ2.17mA A I I CQ BQ 7 .21= ()=+= k I V r CQ T eb 21 . 1 98.111011 )(sin92 . 8 At rR i ebs s b = + = 则iBIBQib（21.78.92sint）A BEVBE(on)be（0.70.01sin t）V iCICQiC （2.170.892sint）mA CEVCEQ+o （7.660.27sint） V 2-82-82-82-8试用估算法确定题图 2-8 所示放大电路的 Q 点。 已知三极管的。50= 题图 2-8 解：解： () () eb BEQcBQCC BQ RR VRIV I + + = 1 1 1） ()() A RRR VV I ecb BEQCC BQ 54 1 = + = 2）ICQIBQ2.7mA 3）VCEQVCC（ICIB） （RcRe）3.46V 2-102-102-102-10设 计 一 个 如 题 图 2-10 所 示 的 分 压 式 偏 置 电 路 。 已 知 它的静态工作点。试选VVCC1250=，VVVVmAI BEQCEQCQ 7 . 05 . 41=， 择 Rb1、Rb2、Rc和 Re。 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 11 解：解：因为 VBQ（35）V，这里取 VBO4V， 所以VBQVBQ0.7V3.3V = =k I V I V R CQ EQ EQ EQ e 3 . 3 101 3 . 3 3 取标称值 Re3.3k 又因为A I I CQ BQ 20 50 101 3 = = 取I1（510）IBQ（100200）A，这里取 I1I2200A 所以= = k I V R BQ b 20 10200 4 6 2 2 取标称值 Rb220k = = = k I VV R BQCC b 40 10200 412 5 1 1 取标称值 Rb139k = = = k I VVV R CQ EQCEQCC c 2 . 4 101 3 . 35 . 412 3 取标称值 Rc4.3k 2-132-132-132-13已知题图 2-13 所示放大电路中三极管的参数为，= 30040 bb r， 试估算它的工作点及电压增益， 如果放大器输出端外接的负载， 问这时放大4k 器的电压增益下降到多少？ 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 12 题图 2-13题图 2-14 解 ：解 ：（1）静态工作点依据题意有 ()()VV RR R V CC bb b BQ 1 . 212 7 . 422 7 . 4 21 1 = + = + = mA R VV R V I e BEQBQ e EQ EQ 9 . 1 101 2 . 01 . 2 3 = + = = A I I EQ BQ 46 42 109 . 1 1 3 = + = mAII BQCQ 84 . 1 104640 6 = VRIRIVV eEQcCQCCCEQ 5 . 519 . 15 . 284 . 1 12=+= （2）电压增益 因为 () () =68.13 9 . 1 2626 mAI mV r EQ e () 2 .116 68.1341300 102540 1 3 0 0 1 + = + = ebb c rr R A 当放大器输出端外接 4k的负载时，由于 RL4k， () = + =kRRR CLL 538 . 1 1045 . 2 1045 . 2 / 3 6 所以 () 46.71 68.1341300 10538 . 1 40 1 3 0 0 2 = + = + = ebb L rr R A 2-142-142-142-14题图 2-14 所示电路，属于何种组态？若输入信号波形为正弦波， 试定性画出及的波形，并说明与的相位关 BEECCB ii、 、 o o i 系。 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 13 解：解：该电路属于共基组态 2-242-242-242-24由 N 沟道耗尽型场效应管组成的源极输出器电路如题图 2-24，设静 态值 VGS0.2V，gm1.2mA/V，试求： （1）静态值 ID和 VDS； （2）电压放大倍数 A，输入电阻 Ri和输出 电阻 Ro。 解 ：解 ：（1）求静态值 ID和 VDS 由该电路的直流通路可求得： VV RR R V DD GG G G 4 21 2 = + = 题又 VGVGSIDRS 所以题图 2-24mA kR VV I S GSG D 42 . 0 10 2 . 04 = + = = VDSVDDIDRS15.8V （2）计算电压放大倍数 A，输入电阻 Ri和输出电阻 Ro 先画出微变等效电路如图所示 由微变等效电路可得 () () 86 . 0 /1 / 1 = + = + = + = + = LSm LSm Lm Lm Lgsmgs Lgsm ogs o i o RRg RRg Rg Rg Rg Rg A RiRgRg1/Rg21M2M/500k1.4M 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 14 输出电阻 Ro的求法：将输入端信号源短路，断开负载电阻 RL，输出端外加 交流o，则gso，从而输出电阻为 = + = = =k g R g R g R II R m S om S o o gsm S o o DR o o S 77 . 0 1 / 第第 3 3 3 3 章章 3-33-33-33-3在题图 3-3 所示的差分放大器中，已知i15.01V，i24.98V， 100，VBE0.7V，试求 T1和 T2管的集电极静态电流 ICQ，共模输入电压ic 和差模输入电压id。 （答：ICQ=0.52mA，ic4.995V，id30mV） 解：解：由于，则mA R VV I EE EEBE 04. 1 0 = =mA I II CQCQ 52 . 0 2 0 21 = 995 . 4 2 2 = + = iic ic idi1i230mV 3-43-43-43-4在题图 3-4 所示共发-共基组合差分放大器电路中，VB为共基管 T3、T4 提供偏置。设超管 T1、T2的125000，T3、T4的34200，设 T3、 T4管的|VA|。试求差模输入电阻 Rid，双端输出时的差模电压增益。 d A 解：解：由于 ICQ1ICQ2=13.25A，则 2 5C I ()=+= M I V r CQ T eb 8 . 91 1 11 因此()=+= MrRR ebid 6 .192 11 5 .239 1 11 1 3 3 11 3 3 1 21 = + + + = eb c eb c eb eb d rR R r R rR r AAA 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 15 3-63-63-63-6比例式电流源电路如题图 3-6 所示，已知各三极管特性一致，VBE 0.7V，100，|VA|120V，试求 IC1、IC3和 T3侧的输出交流电阻 Ro3。 解：解：参考电流 mA RR V I onBE C 2 60 42 )( 2 = + + = 则mAI R R I CC 13 . 1 21 = mA R R II CC 33 . 3 3 2 23 = 输出交流电阻 () + + k RrRrR R rR eeb ceo 1016 / 1 22433 3 33 其中()=+= k I V r I V r I V r C A ce C T e C T eb 36,13,7801 3 3 2 2 3 3 3-73-73-73-7题图 3-7 所示为有源负载差分放大器， 已知各管参数相同， VBE0.7V， 100， |VA|100V，试画出差模 交流通路和等效电路， 并求差模输入电 阻 Rid、差模输出电阻 Rod、 差模电压 增益od/id。 d A 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 16 题图 3-7 解解：1） 2）由于mA R V I onBE C 1 1 3 )( 5 = = 则，mA I II CC 5 . 0 2 0 21 =()=+= k I V rrr C T ebebeb 25 . 5 1 1 421 因此= krR ebid 5 .102 1 由于 () + += k RrrrR R rR eceeb ceo 2960 / 1 13142 2 44 其中，=k I V rrr C A cecece 200 1 421 =52 1 3 C T e I V r 因此，=kRrR oceod 180/ 42 () 7 .182 / 2 = eb odL d r RR A 3-93-93-93-9电路如题图 3-9 所示，T1与 T2管为超管，电路具有理想的对称性。 选择合适的答案填入空内。 （1）该电路采用了_C_。 课后答案网 课后答案网，用心为你服务！ 17 A 共集共基接法B 共集共射接法C 共射共基接法 （2）电路所采用的上述接法是为了_C_. A 增大输入电阻B 增大电流放大系数C 展宽频带 （3）电路采用超管能够_B_