第4章半导体二极管

1、第4章半导体二极管、三极管和场效应管习题解答4-1在用万用表的电阻档测量二级管的正向电阻时，发现用×10档测出的阻值小，用×100档测出的阻值大，这是为什么？解：设万用表欧姆档的电池电压是E=1.5V，欧姆档×10档的中值电阻R1=150，×100档的中值电阻R2=1500，用万用表测二极管正向电阻的电路如图4-1所示，在负载线上分别作出直流负载线分别交于A、B两点，如图4-2所示。×10档电阻为U1/I1，×100档电阻为U2/I2，U=E-I1R1，U=E-I2R2。因U1，U2相差较小，而I1与I2相差较大，所以U1/I1<

2、;U2/I2。ER1或R2DIU图4-1 万用表测二极管正向电阻电路IUE/R1E/R2ABE图4-2 二极管正向电阻伏安曲线4-2图4-3所示是某二极管在温度分别为T1和T2（T1<T2）时的伏安特性曲线。试判断该二极管是硅管还是锗管，哪条曲线对应于温度T1，那条曲线对应于温度2。图4-3 伏安特性曲线解：从正向特性看，该二极管的正向压降约为0.2V左右。故此二极管为锗管。由于二极管的伏安特性在温度升高时正向特性曲线左移。本题中从正向特性看，两曲线中实线位于虚线的左边，因此实线所对应的温度应高于虚线所对应的温度。实线对应于高温度T2，虚线对应于低温度T1，该二极管为锗管。图4-4 二极

3、管电路4-3选择能够适应于图4-4所示电路中工作的二极管，设。解：选择电路中使用的二极管时，应从两个方面考虑，一是从平均电流角度，另一个是从承受的最大反向电压考虑。因此有从电流角度：从承受的最大反向电压角度：4-4判断图4-5中各电路里的二级管是导通还是截止，并计算电压Uab。设图中的二级管都是理想的。图4-5 二极管电路解：判断二极管是否导通的常用方法：假设二极管断开，分别计算该二极管阳极和阴极的电压，比较其大小，若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。若有2个或多个二极管的阴极接在一起，则二极管阳极电位高的二极管先导通。若有多个二极管的阳极接在一起，则阴极电位低的二极管先导通。(a)

4、 D导通，Uab=-12V(b) D1导通，D2截止，Uab=0V(c) D2导通，D1截止，Uab=-5V4-5图4-6中各电路里的稳压管Dz1和Dz2的稳定电压值分别是7V和13V，稳定电流是5mA。求各个电路的输出电压。图4-6 稳压管电路解：稳压管并联后，稳压值将由最低的稳压值决定（稳压管并联后，通常只有一个稳压管起作用，除非特殊情况，稳压管不并联使用）。假设稳压管接正向电压时的电压是0.7V。(a) 稳压管同时稳压，UO=7V+13V=20V (b) 稳压管同时加正向电压，UO=0.7V+0.7V=1.4V(c) DZ1=0.7V，DZ2=13V，UO=0.7V+13V=13.7V

5、(d) DZ1=7V，DZ2=0.7V，UO=7V+0.7V=7.7V(e) DZ1和DZ2同时截止，UO=3V (f) 稳压管并联，UO=7V4-6在图4-7的电路中，,RL=1k,二级管为理想二级管。求：（1）RL两端的电压平均值。（2）流过RL两端的电流平均值。（3）选择适当型号的二级管。图4-7 二级管整流电路解：（1）UO=0.9U=90(V) （2）（3）选择适当型号的二极管主要根据以下两个条件：二极管参数中的IF应满足IF>ID(二极管实际的平均工作电流)；参数中的UR应满足UR>UDR(二极管实际工作时的最大反向电压)。本题中所以选2CP22。4-7图4-8是能输出

6、两种整流电压的桥式整流电路。试分析电路的工作原理，并计算当U21=U22=20V（有效值）时，UO1和UO2各为多少？图4-8 桥式整流电路解：若u21和u22上+下-，D1、D3分别导通；否则若u21和u22上-下+，D2、D4分别导通。UO1=0.9U21=18V，UO2=-0.9U22=-18V。-10V5Vtuo4-8电路如图4-9所示，设输入电压ui是幅值为10V的正弦波，试画出uo的波形。（设二极管D1，D2为理想二级管）。图4-9 二极管电路图4-10 uo的波形图解：若D1导通，应有ui5V，当-10V<ui<5V时，D1、D2截止，uo=ui。若ui-10V时，

7、D2导通，uo=-10V。波形如图4-10所示。4-9在图4-11中，ui =15sint(V),R1k，Dz1和Dz2为特性相同的硅稳压管，Uz1=Uz2=5V，rz<< R，试画出uO的波形。-15V5.7Vtuo15V图4-12 uo的波形图图4-11 稳压管电路解：ui>5.7V时，DZ1导通，DZ2稳压；ui<-5.7V时，DZ1稳压，DZ2导通； -5.7V<ui<5.7V时，D1、D2由一个截止。4-10一个无标记的二极管，分别用a、b表示其两个管脚，利用万用表测量a、b间的电阻，当红表笔接a时，黑表笔接b时，测得电阻值为700。当红表笔接b时

8、，黑表笔接a时，测得电阻值为100k。问哪一端是二级管正极？解：用万用表测二极管，若测得电阻较小，黑表笔所接为二极管阳极，红笔为阴极；若测得电阻较大，黑表笔所接为二极管阴极，红笔为阳极；若正反向电阻都很大或很小，说明二极管已坏。本题中，红a，黑b时，电阻700；红b，黑a时，电阻100k；所以a为阴极，b为阳极。4-11 用万用表测得在某电路中工作的晶体管的Uce3V，Ube0.67V，Ie=5.1mA,Ic=5mA。问IB？解：IB=IE-IC=5.1-5=0.1mA，4-12 一个晶体管接在放大电路中，看不出型号，也没有其他标记，但可用万用表测得它的三个电极A、B、C对地电位分别为UA=-

9、9V,UB=-6V,Uc=-6.2V。试判断晶体管的类型和A、B、C各对应三级管的什么极？解：判断晶体管的类型指判断晶体管是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型。其中硅管或锗管的判断原则在于发射结正向压降是07V左右还是02V左右，并找出可能的b极和e极，正向压降约为07V的晶体管为硅管，约为02V左右的晶体管为锗管。NPN型管或PNP型管的判断原则是处于放大状态的NPN型管中其集电极电位为最高，而PNP型管中集电极电位应最低。弄清管子的类型后，再结合各电极的电位就很容易判断三极管的各个电极。本题中晶体管为PNP锗管，A：对应集电极；B：对应发射极；C：对应基极。4-13据图4-13所示的各晶

10、体管型号及实测对地直流电压数据（设直流电压表的内阻非常大），分析：（1）各管是锗管还是硅管？（2）各管工作状态（放大、截止、饱和或损坏）。图4-13 晶体管型号及实测对地直流电压数据解：三极管截止：发射结反向偏置或零偏，集电结反偏，IB=0，IC=0，IE=0；饱和：发射结正向偏置，集电结正偏，IBIBS，IC<IB；放大：发射结正向偏置，集电结反偏，IB>0，IC=IB，IE=IB+IC。本题在判别时，首先从型号判断是硅管还是锗管，硅管的|UBE|=0.60.7V，锗管的|UBE|=0.10.2V；若为NPN管，发射结正偏时，UB>UE，若为PNP管，发射结正偏时，UB&l

11、t;UE。(a) UBE=1.71-1=0.71V；UBC=1.71-1.3=0.41V；发射结正向偏置，集电结正偏，此管为硅NPN，工作在饱和区。(b) UBE=-0.2-0= -0.2V；UBC=-0.2-(-5)=4.8V；发射结正向偏置，集电结反偏，此管为锗PNP。(c) UBE=2-6=-4V；UBC=2-0=2V；发射结正向偏置压差过大，已损坏，此管为锗PNP，工作在饱和区。(d) UBE=-5.7-(-6)=0.3V；UBC=-5.7-0=-5.7V；小于发射结正向偏置电压，集电结反偏，此管为硅NPN，工作在截止区。(e) UBE=-0.3-0=-0.3V；UBC=-0.3-(-

12、0.1)=-0.2V；发射结正向偏置，集电结正偏，此管为锗PNP，工作在饱和区。(f) UBE=5.3-6=-0.7V；UBC=5.3-5.3=0V；发射结正向偏置，集电结零偏，此管为硅PNP，工作在饱和区。(g) UBE=0.67-0=0.67V；UBC=0.67-6=-5.33V；发射结正向偏置，集电结反偏，此管为硅NPN，工作在放大区。(h) UBE=-5-(-6)=1V；UBC=-5-(-9)=4V；发射结反向偏置，集电结反偏，此管为锗PNP，工作在截止区。图4-14 晶体管的输出特性曲线图4-14某晶体管的输出特性曲线如图4-14所示。从图中确定该管的主要参数：ICEO，PCM，U（

13、BR）CEO，(在UCE10V，I C2mA附近)。解：由于，当iB=0时的iC即为ICEO，所以，ICEO=10A。从表示的PCM的曲线上可得：uCE=25V，iC=2mA，因此PCM=25×2=50（mW）。U（BR）CEO是指特性曲线中iB=0而iC急剧增加时的UCE值，所以有U（BR）CEO=50（V）根据公式，在UCE10V，I C2mA附近有iB=60-20=40(A)，iC=3-1=2mA。所以4-15晶体管工作在放大区，iB=20A,=70,温度为25时ICBO3A。（1）求集电极电流iC？（2）若设不随温度改变，而ICBO随温度改变，求温度为75时，iC？解：（1）

14、（2）由于，且T=75，T0=25，所以当温度为75时，ICBO=32×3A=96A。因此4-16 3CG14和3AG21两种晶体管混放在一起，怎样利用万用表将它们区分开来？解：用万用表×1k档分别测量3CG14和3AG21两种晶体管的各管脚间的电阻值，则各管脚间的电阻值相对较小的晶体管为3AG21，而各管脚间的电阻值相对较大的晶体管为3CG14。4-17 三个无标记的晶体管，用万用表×1k档测得各管脚间的电阻值如表4-1所示(其中1、2、3分别表示三个管脚)，判断哪个管脚是基极，晶体管是锗管还是硅管，是PNP型管还是NPN型管，其中有无坏管子。表4-1 各管脚间的电阻值接红笔的管脚接黑笔的管脚电阻值1号管2号管3号管12200 k211.5k45k231.5k500k5k3280013500k311k解：万用表档测量时，黑笔对应电源的正极，红笔对应电源的负极。对于正常的晶体管来说，无论是PNP型管还是NPN型管，其集电极与发射极之间测得的电阻应都很大，而基极与集电极或发射极之间由于存在着PN结正偏，所以应测得有低电阻