电工学(电子技术)课后答案秦曾煌

第14章晶体管放大的外部条件是发射极结必须正向偏置，集电极结必须反向偏置。晶体管放大的本质是利用工作在放大区域的晶体管的电流分布关系来实现能量转换。2.晶体管的电流分布关系当晶体管工作在放大区域时，每个极的电流关系如下：3.晶体管特性曲线和三个工作区(1)晶体管输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线反映了UCE等于某个电压时和之间的关系。晶体管的输入特性中还有一个死区电压。当发射极结的正向偏置电压大于死区电压时，晶体管将出现并线性变化。(2)晶体管输出特性曲线：晶体管的输出特性曲线反映了当其为一定值时随变化的关系曲线。在不同的条件下，输出特性曲线是一组曲线。低于=0的区域是截止区域，而较小的区域是饱和区域。输出特性曲线靠近水平的部分是放大区域。(3)晶体管的三个区域：晶体管的发射极结正向偏置，集电极结反向偏置，晶体管工作在放大区。此时，=，与曲线簇的平行和等距部分成线性比例关系，并与之相对应。晶体管发射极结的正向偏置电压小于导通电压或反向偏置电压，集电极结为反向偏置电压。晶体管处于截止工作状态，并且对应于输出特性曲线的截止区域。此时，=0，=。晶体管的发射极结和集电极结都被正向偏置，即非常小，晶体管工作在饱和区。这时，虽然很大，但是。也就是说，晶体管失去控制，集电极电流不受输入基极电流的控制。14.3典型示例例14.1二极管电路如图14.1所示，试着判断二极管是开还是关，并确定每个电路的输出电压值。设置二极管导通电压=0.7V.256示例14.1图解决方案：图(A)所示电路中二极管的正偏置电压为2V，大于=0.7V。如果二极管处于导通状态，输出电压=-=2V-0.7V=1.3V图(b)施加于电路中二极管的反向偏置电压为-5V，小于，二极管处于关断状态，电路中的电流为零，电阻R两端的压降为零，则输出电压=-5V。图(c)电路中二极管的反向偏置电压为(-3V)，二极管关闭。二极管施加的正偏压大于9V，二极管处于导通状态。如果二极管连接在b点和地之间，b点的电位在导通后将被箝位在-0.7V，并且=-0.7v如果图(d)所示电路中的二极管和分别断开，正偏置电压为15V，正偏置电压为25V，两者都大于。然而，二极管施加的正偏压比施加的正偏压大得多。它优先导通并将点A的电位箝位在=-10V0.7V=-9.3V。事实上，二极管处于反向偏置和关断状态。输出电压=-9.3V.例14.2电路如图14.2所示，已知=(V)，二极管导通电压=0.7v，试画波形，并标出幅度。解决方案：在正半周期中，当它大于3.7V时，二极管处于正偏置并导通，输出电压箝位在=3.7V。此时，二极管D2关闭。当它小于3.7V时，二极管和处于反向偏置并截止，输出电压=。在的负半周，当它小于(-3.7V)时，二极管处于正偏置并导通，输出电压=-3.7V，二极管关断。257当它大于(-3.7V)时，二极管和处于反向偏置并截止，输出电压=。示例14.2图示例14.3电路如示例14.3中的图(a)所示，将调节管的稳定电压设置为10V，并尝试将其抽出0V30V范围内的传输特性曲线=f()。解决方案：当电压为10V时，反向关闭，因此=-；当10V时，发生反向击穿，因此=-10-10=-20V。因此，传输特性曲线=f()如图(b)所示。示例14.3示例14.4当晶体管打开时示例14.5使用DC电压表测量接地电路中三个晶体管的三个电极的电压14.5图显示。试着指出每个晶体管的C、B和E极。示例14.5图解决方案：管：C级，B极，e极管子：b极，e极，c极。电子管：e极、b极、c极。例14.6在例14.6的图中，晶体管、三个电极上的电流为：示例14.6图=0.01毫安=2毫安=-2.01毫安=2mA=-0.02毫安=-1.98毫安=-3mA=3.03mA=-0.03mA试着指出每个晶体管的b、c和e极。解决方案：管：B级，C极，e极电子管：e极、b极、c极。管子：c极，e极，b极。14.4实践和思考259答：电子传导是指自由电子在外部电场作用下的定向运动所形成的电流。空穴传导是指在外部电场的作用下，由原子核束缚的价电子填充空穴形成空穴电流。因此，空穴电流不是由填充空穴的自由电子形成的。练习并思考14.1.2杂质半导体中如何产生多数载流子和少数载流子？为什么杂质半导体中少数载流子的浓度小于本征载流子的浓度？答：杂质半导体中的多数载流子是由掺杂产生的，少数载流子是由本征激发产生的。本征激发产生电子空穴对，其中一个与多数载流子相同，属于多数载流子，因此少数载流子的浓度小于本征载流子的浓度。练习和思考14.1.3在N型半导体中，自由电子比空穴多，在P型半导体中，空穴比自由电子多。N型半导体带负电荷，P型半导体带正电荷吗？答：整个晶体是电中性的，不带电荷，所以不能说N型半导体带负电荷，P型半导体带正电荷。练习和思考14.3.1二极管的伏安特性曲线上有一个死区电压。死区电压是多少？硅和锗管的典型死区电压是多少？答：当二极管正向偏置很小时，正向电流几乎为零。当正向偏置超过一定值时，电流随着电压快速增加。这个特定值的直流电压称为死区电压。硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V.练习和思考14.3.2为什么二极管的反向饱和电流基本上与施加的反向电压无关，并且当环境温度升高时会显著增加？答：当二极管施加反向电压时，只有少数载流子通过PN结漂移，形成漂移电流。在正常温度下，因为少数载流子的数量非常少，所以它们都在相对小的反向电压下通过了PN结。因此，即使反向电压再次增加，反向饱和电流仍保持在非常小的值。当环境温度升高时，少数载流子迅速增加，电流明显增加。实践与思考14.3.3当用万用表测量二极管正向电阻时，用R*100档测得的电阻较小，而用R*1档测得的电阻较大。这是为什么？答：万用表通过测量电阻中的电流来测量电阻，以获得其电阻值。指针万用表用于测量电阻。指针的偏转角越大，读出电阻值越小。当使用R*100档时，万用表的内阻小，二极管两端的正偏压大，流经二极管的正向电流大，指针的右偏转角大，测得的电阻小。当使用R*1档时，万用表的内阻大，二极管两端的正向偏置电压小，流经二极管的正向电流小，指针的右偏转角小，测得的电阻大。14.3.4如何用万用表判断二极管的正负电极和管子的质量？答：将万用表转到电阻档，将探头连接到二极管两端，用较小的电阻值测量，如下所示260准确地说，黑色触针连接到正极，红色触针连接到负极。当进行正连接时，电阻较小，而当进行反向连接时，电阻较大，表明二极管良好。练习a练习和思考14.3.6在某个电路中，通过二极管的平均正向电流要求为80mA，施加到二极管的最大反向电压为110伏。请从附录C中选择一个合适的二极管答：选择2CZ52D实践与思考14.4.1为什么齐纳二极管的动态电阻越小，齐纳二极管越好？答：动态电阻是指稳压二极管的电压变化与相应的电流变化之比。动态电阻越小，反向击穿特性曲线越陡，调压效果越好。14.4.2通过齐纳二极管或普通二极管的正向压降可以稳定电压吗？答：它还具有一定的稳压作用。硅管两端保持在0.60.8V，锗管两端保持在0.20.3V，实际意义不大。练习并思考14.5.1晶体管的发射极和集电极是否可以互换，为什么？答：晶体管结构的主要特点是：E区掺杂浓度高，B区掺杂浓度低而薄，C区结面积大，因此E极和C极不能互换。练习和思考14.5.2当晶体管工作在输出特性曲线的饱和区域时，其电流放大系数是否与工作在放大区域时相同？甲：不一样。在饱和区，变化影响不大。这两者不成比例。放大区的放大系数不适用于饱和区。练习和思考14.5.3晶体管具有电流放大功能。它的外部和内部条件是什么？答：外部条件：晶体管的偏置电压必须满足发射极结的正向偏置和集电极结的反向偏置。内部条件：发射极区掺杂浓度高，基极区薄，掺杂浓度低，集电极结面积大，集电极电压掺杂浓度低。实践与思考14.5.4为什么晶体管的基极掺杂浓度又小又薄？答：只有这样，电子和基极空穴之间的复合几率才能大大降低，这样大部分自由电子才能扩散到集电极结的边缘，形成集电极电流，使晶体管成为一个电流控制器件。261练习和思考14.5.5将一个PNP晶体管连接到一个共发射极电路以使其具有电流放大效应，应如何连接和的正负电极，为什么？画一张电路图。答：电路如图所示。只有这样，发射极结才能正向偏置，集电极结才能单向偏置，三极管才有电流放大的功能。图14.5.5实践和思考练习和思考14.5.6有两个晶体管，一个管=50，=0.5；另一个管=150和=2的晶体管受温度影响很大，这影响静态工作点的稳定性。实践与思考14.5.7当使用晶体管时，只要1)集电极电流超过值；2)功耗值；3)如果集电极电压超过该值，晶体管将不可避免地被损坏。以上所有陈述都正确吗？答：1)它会被损坏；2)损坏；3)它会被损坏。以上陈述是正确的。练习和思考14.5.8在附录C中找出晶体管3DG100B的DC参数和极限参数答：DC参数：=0.1，=0.1，=0.1，=1.1V，=30极限参数：=40V，=30V，=4V，=20mA，=100mV，=150实践与思考14.5.9测量=10，=1mA晶体管，你能确定它的电流放大系数吗？在什么情况下可以，在什么情况下不能？回答：=，两者含义不同，但当输出特性曲线接近平行、等距且较小时，两个值相对接近。在这种情况下，总和的值可以用来确定，否则，这是不可能的。练习和思考14.5.10晶体管工作时，如果基极引线断开，为什么有时会损坏晶体管？答：当底座断开，电压施加在C极和E极之间时，电子管会损坏。14.5练习说明练习14.3.1问题14.3.1图是由二极管和输入电压组成的电路的波形。试着