电子线路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 R 10 档时 表头满量程为 100 A 万用表的内阻为 150 R 100 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 R 10 档 S RIV 5 1 R 100 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 R 10 档测量时 交于图中 A 点 万用表读数为 V1 I1 用R 100 档测时 交于图中 B 点 万用 表读数为 V2 I2 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 2 1014cm 3 受主原子 数等于 3 1014cm 3 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 ni 2 4 1013cm 3 由上二式可求出 n p 之值 2 若Na Nd 1015cm 3 重做上述内容 3 若Nd 1016cm 3 Na 1014cm 3 重做上述内容 解 解 1 由与 n Na P Nd可得 2 ip nn 0 2 2 iad npNNp 解之得 2 2 4 2 1 iadad nNNNNp 由于 p 0 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 ni 2 4 1013cm 3 Na 3 1014cm 3 Nd 2 1014cm 3 代入上式得 314213 2 1414 10055 1 104 2 410 32 10 32 2 1 cmp n p Nd Na 1 055 1014 2 3 1014 5 5 1012cm 3 由此可知n p 因而是 P 型锗 2 由于Na Nd 因而由 n Na p Nd得 n p ni 2 4 1013cm 3 这是本征锗 3 由于 Na Nd 因而可得 n pn Nd 1016cm 3 n p 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 T 300K 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 T 300K时 n0 Nd 4 96 1022 105 cm 3 4 96 1017cm 3 ni 1 5 1010cm 3 则 32 0 2 0 1053 4 cmnnp i 本征半导体电导率 本 n p niq 5 04 10 6S cm 杂质半导体电导率 杂 nn0q 119S cm 因此 杂 本 238 105 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 m 1 VT 26mV 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 V 0 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 VAB VA VB 5V 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 VD 0V 则输出电 压 VO VA VD 5V 若考虑二极管的正向压降 VD on 0 7V 则输出电压 VO VA V on D 5V 0 7V 5 7V 在图题 1 27 b 中 断开二极管 VD 有 VAB VA VB 10V 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 VO VB 5V 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 VB1 VA 0V 9V 9V VD2 VB2A VB2 VA 12V 9V 3V 二极管接入以后 VD1因正偏处于导通 则 VO VA VB1 VVD1 0V 0 7V 0 7V 而 VB2A 12V 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 VAB1 VA VB1 15V 0V 15V VD2 VAB2 VA VB2 15V 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 VA VB2 VD2 on 10V 0 7V 9 3V D1因承受电压而截止 故 VO VA 9 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 18 30V 范围内变化时 输出电压 Vo 6 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 Vo 5V 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 15VRb 390k Rc 3 1k 100 2 VCC 18VRb 310k Rc 4 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 VCEQ 1V 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 IAI 8 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 VCE 10V IC 4mA附近 答案 答案 ICE0 0 2mA PCM 40mW VCE0 25V 50 1 361 361 361 36若测得某半导体三极管在 IB 20 A 时 IC 2mA IB 60 A 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 Ic IB ICE0和已知条件 有 2000 A 20 ICE0 5400 A 60 ICE0 由此解得 85ICE0 300 A 又ICE0 1 ICB0 所以ICB0 3 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 IEQ ICQ 2 025mA9876 0 1 a 因此 1040 1 EQ T eb I V r mSrg 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 VDS 15V 试确定其饱和漏电流 IDSS和夹断电压 VP 并计算 VGS 2V 时的跨导 gm 解 解 由图可得 饱和漏电流 IDSS 4mA 夹 断电压 VP 4V VGS 2V 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 ICQ 2 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iB IBQ ib 21 7 8 92sin t A BE VBE on be 0 7 0 01sin t V iC ICQ iC 2 17 0 892sin t mA CE VCEQ o 7 66 0 27sin t 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 ICQ IBQ 2 7mA 3 VCEQ VCC IC IB Rc Re 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 3 5 V 这里取 VBO 4V 所以VBQ VBQ 0 7V 3 3V k I V I V R CQ EQ EQ EQ e 3 3 101 3 3 3 取标称值 Re 3 3k 又因为A I I CQ BQ 20 50 101 3 取I1 5 10 IBQ 100 200 A 这里取 I1 I2 200 A 所以 k I V R BQ b 20 10200 4 6 2 2 取标称值 Rb2 20k k I VV R BQCC b 40 10200 412 5 1 1 取标称值 Rb1 39k k I VVV R CQ EQCEQCC c 2 4 101 3 35 412 3 取标称值 Rc 4 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 RL 4k 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 VGS 0 2V gm 1 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 VG VGS IDRS 所以题图 2 24mA kR VV I S GSG D 42 0 10 2 04 VDS VDD IDRS 15 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 Ri Rg Rg1 Rg2 1M 2M 500k 1 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 gs o 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 i1 5 01V i2 4 98V 100 VBE 0 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 ic 4 995V id 30mV 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 id i1 i2 30mV 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 1 2 5000 T3 T4的 3 4 200 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 ICQ1 ICQ2 13 25 A 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 VBE 0 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