模拟电子技术课后习题及答案

第一章常用半导体器件

自测题

一、判断下列说法是否正确，用“J"和"X”表示判断结果填入空内。

(1)在N型半导体中掺入足够量的三价元素,可将其改为P型半导体。()

(2)因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。()

(3)PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。()

(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。()

(5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,

才能保证其RGS大的特点。()

(6)若耗尽型N沟道MOS管的U大于零，则其输入电阻会明显变小。

GS

()

解：(1)V(2)X(3)V(4)X(5)V(6)

X

二、选择正确答案填入空内。

(1)PN结加正向电压时，空间电荷区将o

A.变窄B.基本不变C.变

宽

(2)设二极管的端电压为U,则二极管的电流方程是o

IeUUr

A.IgeUB.s,C.

4@山广1)

(3)稳压管的稳压区是其工作在o

A.正向导通B.反向截止C.反向击

穿

(4)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为。

A.前者反偏、后者也反偏B.前

者正偏、后者反偏

C.前者正偏、后者也正偏

(5)U=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。

GS---------------------

A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管

解：(1)A(2)C(3)C(4)B(5)AC

三、写出图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压『

VT

解：UU=0,U弋一，U弋2V,UU2VO

010203040506

四、已知稳压管的稳压值U=6V,稳定电流的最小值I=5mAo求图所

示电路中u和u各为多少伏：

0102

(a)(b)

解：U=6V,U=5V0

0102

五、某晶体管的输出特性曲线如图所示,其集电极最大耗散功率P=200mW,

试画出它的过损耗区。

解：根据P=200mW可得：U=40V时I=5mA,U=30V时1仁，U=20V时

I=10mA,U’ZlOV时l=20mA'；将各点连'接成曲线:即为临界在损耗黑，如解

窗所示。临算过损耗线岛左边为过损耗区。

六、电路如图所示，V=15V,3=100,U=试问:

CCBEo

(1)R=50kQ时，u=?

b0

(2)若T临界饱和，则R^?

b

解：(1)R=50k。时，基极电流、集电

极电流和管压降分喘为

,V-U“

1=---Bfi-=26

BR

bUA

/=p/=2.6mA

QB

U=V—IR=2V

CECCCC所以输出电压u0=u『

2Vo

(2)设临界饱和时U=U=,所以

CESBE

V-U

—FC।ES_=2.86mA

CR

0=g=28.6|iA

V-U

R=-------u&-«45.4kQ

bI

B

七.测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表所示，它们的开启电

压也在表中。试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电阻区)，并填入

表内。

表

管号U/VU/VU/VU/V工作状态

GS(th)SGD

T4-513

1

T-43310

2

T-4605

3

解：因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。根据表中所示

各极电位可判断出它们各自的工作状态，如解表所示。

解表

管号U/VU/VU/VU/V工作状态

GS(th)SGD

T4-513恒流区

1

T-43310截止区

2

T-4605可变电阻区

3

习题

选择合适答案填入空内。

(1)在本征半导体中加入元素可形成N型半导体,加入元

素可形成P型半导体。A.五价B.四

价C.三价

(2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将0

A.增大B.不变C.减小

(3)工作在放大区的某三极管，如果当I从12口A增大到22NA时，

I从1mA变为2mA,那么它的B约为B。

c----------------------------------

A.83B.

91C.100

(4)当场效应管的漏极直流电流I。从2mA变为4mA时，它的低频跨导

g将__________oA.增大"B.不

变C.减小

解：⑴A,C(2)A(3)C(4)A

1.2能否将的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？

解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为

时，管子会因电流过大而烧坏。

解：U,和U,的波形如解图所示。

1.4电路如图所示，已知u=5sin3t(V),二极管导通电压\=。试

画出U与U的波形，并标出幅值。

i0

解：波形如解上图所示。

1.5电路如图5(a)所示，其输入电压u和u的波形如图(b)所示,

IIT9

二极管导通电压u=。试画出输出电压U的波形，并标出幅值。

D0

解：U。的波形如解图所示。

(a)(b)

1.6电路如图所

示，二极管导通电压U=，常温下

U-26mV,电容C对交流信号可视为短路；u为正弦波，有效值为MmV。

Ti

试问二极管中流过的交流电流有效值为多少?

^

解：二极管的直流电流1(

^T

O—1

+F

I=(V-U)/R=

DD500AD

%D'Z

其动态电阻

r%U/I=10Q

DTD

故动态电流有效值I=u/r

diD

1mA

现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通电压为。试问：

(1)若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？

(2)若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？

解：(1)两只稳压管串联时可得、、和14V等四种稳压值。

(2)两只稳压管并联时可得和6V等两种稳压值。

已知稳压管的稳定电压U=6V,稳定电流的最小值I=5mA,最大功耗

P=150m肌试求图所示电曜中电阻R的取值范围。

4=I5VD/K">=6V

6I6

解：稳压管的最大稳定电流

I=P/U=25mA

ZMZMZ

电阻R的电流为I〜I,所以其取值范围为

u-uZMZmin

A=7yj=036〜L8kQ已知图所示电路中稳压管

的稳定电压Uz=6V,最小稳定电流I=5mA,最大稳定电流I

Z1・,..,ZminZmax

=25mAo（1）分别计算U为10V、15V、35Vo-------=--------------------O+

三种情况下输出电压U的植；1kQ

（2）若U=35V时负载开路，则会出现什么现‘05O（）QD

象?为什么？

解：（1）当U=1OV时，若U=U=6V,则稳压管的电流为4mA,小于其

最小稳定电流，所以福压管未击穿。敌'R

U=.一J--U«3.33V

0R+R1

L

当U=15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流I,所以U=U=

IZmin0Z

6V

同理，当U=35V时，U=U=6V

I0zO

（2）47=（4-Uz）/R=29mA>I=25mA,稳压管将因功耗过大而损坏。

乙ZM

在图所示电路中，发光二极管导通电压口=,正向电流在5〜15mA时才能正

常工作。试问：09+r

|（+5V）

（1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？

（2）R的取值范围是多少？

解：（1）S闭合。⑵R的范心）〃=233Q

围为R=（V-U）//=700。

maxDDmin

电路如图（）、（）所示，稳压管的稳定电压的

1.11abU2=3V,R

取值合适，U的波形如图（C）所示。试分别画出U和U的波形。

M,/V,

解：波形如解图所示

1.12在温度20C时某晶体管的I映=2UA,试问温度是60C时1,8r?

解：60℃时ICBO(T=20C)=32UAO

CBO

1.13有两只晶体管，一只的8=200,1=200nA；另一只的B=100,

I=10uA,其它参数大致相同。你认为应选用碱只管子？为什么？

CEO

解：选用B=100、I/•"DA=10uA的管pert子，因其B适中、I较小，因而温

度稳定性较另一只管子好。

已知两只晶体管的电流放大系数B分别为50和100,现测得放大电路中

这两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向,

并在圆圈中画出管子。

(a)(b)

解：答案如解图所示。

测得放大电路中六只

晶体管的直流电终如图

所示。在圆圈中画出管

子，并分别说明它们是

硅管还是褚管。

解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如解表所示。

解表

管号TTTT工T

上ecebcb

中bbbeee

下ceccbc

管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN

材料SiSiSiGeGeGe

1.16电路如图所示，晶体管导通时U=，8=50。试分析V为0V、

BFBB

IV、三种情况下T的工作状态及输出电压U的值。

0

解：(1)当V=0时，T截止，u=12Vo

BB0

(2)当V=1V时，因为

BB

V-U

=RRRFQ=60

BQ*UA

I=PI=3mA所以T处于放大状态。

CQBQ

u=V-1R=9V

OCCCQC(3)当V=3V时，因为

BB

V-u

RRRFQ=160

BQR

bUA所以T

处于饱和状，CQ=P/BQ=8mA态。

u=V-IR<U

OCCCQCBE

电路如图所示，试问B大于多少时晶体管饱和？

解：取U=U,若管子饱和，则------------o+匕

CESBE(+5、

P>i-=100lOOknlJlk^T

所以，Rc时，I

管子饱和。------kT

电路如图所示，晶体管的B=50,|U|=,饱和管压降|U|=；稳压管的稳定

电压U=5V,正向导通电压U=。试问B：E当u=0V时u=?C当ESu=-5V时u=?

ZDI0I0

解：当u=0时，晶体管截止，稳压管击穿，u=-U=-5Vo

I0Z

当u=—5V时，晶体管饱和，u=„因为

I0

〃-IJ

|；|=-J-----BE.=480〃A

B9~

b|(-12V)

KJ=BQ=24mA

IkQU

------------o

I

U=1/-17\R<V03——

ECCCIClCCC

+~IOkQ、人。

1.19分别判断图所示各

电路中晶体管是否有可能

工作在放大状态。

解：(a)可能

(b)可能(c)不能

(d)不能，T的发射结会

因电流过大而损

坏。(e)可能

已知某结型场效应管的I=2mA,U=-4V,试画出它的转移特性曲线和

输出特性曲线，并近似画畲DSS予夹断轨G扬S(o。ff)

解：根据方程(「限),

DDSS[J

GS(th)

逐点求出确定的U下的i,可近似画出转移特性和输出特性；在输出特性中,

将各条曲线上U=u"的/连接起来，便为予夹断线；如解图所示。

GDGS(off)

已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为

4V、8V、12V,管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS管、

增强型、耗尽型），并说明①、②、③与G、S、D的对应关系。

解：管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极①、②、③与G、

S、D的对应关系如解图所不。

已知场效应管的输出特性曲线如图所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。

解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线（如解图（a）所示），读出其与

各条曲线交点的纵坐标值及Urq值，建立in=f（urq）坐标系，描点，连线，即可

得到转移特性曲线，如解图（b）所示。

1.23电路如图所示，T的输出特性如图所示,分析当u=4V、8V、

12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。

解：根据图所示T的输出特性可知，其开启电压为

5V,根据图所示电路可知所以u=u。

GSI

当u=4V时，u小于开启电压，故T截止。

IGS

当u=8V时，设T工作在恒流区，根

据】

输出特性可知管压降u内-iR^lOV

DDSDDDd

因此，u=u—u七一2V,小于开启电压，说明假设成立，即T工作在恒流

区。当U32V%\由于V=12V,必然使T工作在可变电阻区

IDD

分别判断图所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。

解：(a)可能(b)不能(c)不能(d)可能

模拟电子技术习题答案

第一早

电路如图题241所示。（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的k和V。的值;（2）在室温（300K）

的情况下，利用二极管的小信号模型求V。的变化范围。

解（1）求二极管的电流和电压

=)「2^=a°-2xS7)V=8.6xM3A=8.6〃N

DR1x103。

V=2V=2xO.7V=1.4V

OD

（2）求v°的变化范围

图题的小信号模型等效电路如图解2.4.1所示，温度T=300K。

V_26mV

x3.02C

I8.6mA

D

当％曰2=%时，则

....2r2x3.02。..

Av=AV---d—=±1Vx----------------=±6"/V

。DDR+2r(1000+2x3.02。)

d

vo的变化范围为储+丝）~匕一丝），即1406V〜L394V。

二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VA*Oc。

设二极管是理想的。

解图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为-6V,阴极电位为-12V,故D

处于正向偏置而导通，VAO=-6V。

图b：D的阳极电位为-15V,阴极电位为-12V,D对被反向偏置而截止，VAO=-12V。

图c：对D1有阳极电位为0V,阴极电位为-12V,故D］导通，此后使D?的阴极电位为0V,

而其阳极为一15V,故D2反偏截止，VAO=0V。

图d：对D1有阳极电位为12V,阴极电位为0V,对D2有阳极电位为12V,阴极电位为

-6V.故D2更易导通，此后使丫人=-6V；D1反偏而截止，故VAO=-6V。

试判断图题244中二极管是导通还是截止，为什么？

解图a：将D断开，以“地”为电位参考点，这时有

lozn

Vxl5V=1V

A(140+10)ZQ

2kQ5g

VX10V+x15V=3.5V

13(18+2)2(25+5)ZQ

D被反偏而截止。

图b：将D断开，以“地”为参考点，有

1OZ:Q

Vxl5V=1V

A(140+10UQ

2kQ5g

Vx(-10V)+xl5V=1.5V

B(18+2"。(25+5)kQ

D被反偏而截止。

图c：将D断开，以“地”为参考点，有

iom

Vxl5V=1V

A(140+10)A:Q

-2m5ZQ

Vx20V+xl5V=O.5V

B(18+2UQ(25+5)&Q

D被正偏而导通。

电路如图题2.4.7所示，DyD2为硅二极管，当v=6sin3tV时，试用恒压降模型和

折线模型(Vih=0.5V,rD=200Q)分析输出电压V。的波形。

解(1)恒压降等效电路法

当OVIVJVO.7V时,DpD2均截止，VO=V.；当7V时；D导通,D,截止，V。=

0.7V；当qWO.7V时，D,导通，D1截止，v°=-0.7Vo七与v。波形如图解2.所示。

⑵折线等薮电路如图解】所示，图中VjO.5V,%=20指。°当0<1丫1<0.5V时,

DrD?均截止，vo=vi；v^O.5V时，7导通，以截止。产一0.5V时，幺导通，巳截

止。因此，当5V时有

V-V

v=<thr+V

oR+rDth

D

V=..俗一05*x200+0.5VX1.42V

(1000+200)0

同理，VjW—0.5V时，可求出类似结果。

Y与匕症形如图解2.4.7c所示。

mw2*T

二极管电路如图题2.4.8a所示，设输入电压v,(t)波形如图b所示，在0<t<5ms

的时间间隔内，试绘出v。(t)的波形，设二极管是理想的。

解V[(t)<6V时，D截止，vo(t)=6V；+(t)26V时，D导通

v(t)-6Vx200+6V=1匕⑺+3V

(200+200)0

图解2.4.8

电路如图题2.4.13所示，设二极管是理想的。(a)画出它的传输特性；(b)若输入电

ffiv,=v.=20sin«tV,试根据传输特性绘出一周期的输出电压V。的波形。

解‘(a)画传输特性

OVV|V12V时，DyD,均截止，v0=V[；

看—12V时,D1导通，口2截止

12g6ZO2小，

v=--------------xv+---------------xl2V=—v+4V

o(6+12)%。/(6+12)%。3/

-10V<V[V0时，DjD2均截止，v0=V]；

V]W-10V时，D2导通，D1截止

12AQ6kQ10

v--------------xvx(_]O)V=丸

O(6+12)KlI(6+12)kQT

传输特性如图解2.413中a所示。

(b)当Vo=V[=20sin3tV时，V。波形如图解2.4.13b所示。

MM24|3

两只全同的稳压管组成的电路如图题2.5.2所示，假设它们的参数V,和正向特性的丫山、

为为已知。试绘出它的传输特性。

解当IqIV(Vz+Vth)时,DzP均截止，vo=vI；

lvJ2(Vz+V(h)时，DzPDZ2均导通

v-V-V

v二口-----z-----jr+V+V

oR+rdzth

用MX.5.2

传输特性如图解2.5.2所示。

第三章

测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为VA=-9V,6V,

Vc=6.2V,试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并说明此BJT是NPN

管还是PNP管。

解由于铭BJT的MDCJgDC0.2V,硅BJT的IV"Q0.7V,已知用DBJT的电极B的丫口=一6

V,电极C的Vc=-6.2V,电极A的VA=-9V,故电极A是集电极。又根据BJT工作在

放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知，电极B是发射极，电极C是基极,

且此BJT为PNP管。

<c)

I

试分析图题3.2.1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用。并简述理由。(设各电容的容

抗可忽略)

解图题3.2.la无放大作用。因Rb=O,一方面使发射结所加电压太高，易烧坏管子；另一

方面使输人信号匕被短路。

图题3.2.1b有交流放大作用，电路偏置正常，且交流信号能够传输。

图题3.2.1c无交流放大作用，因电容C”隔断了基极的直流通路。

图题3.2.id无交流放大作用，因电源V的极性接反。

CC

测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。

(a)Vc=6VVn=0.7VVEc=0V

(b)Vc=6VVB=2VVE=1.3V

(c)Vc=6VVB=6VV匚=5.4V

(d)V©=6VVB=4VVE「=3.6V

(o)Vc=3.6VVB=4VVE=3.4V

解(a)放大区，因发射结正偏,集电结反偏。

(b)放大区，V=(2—1.3)V=0.7V,V..=(6-2)V=4V,发射结正偏，集

DRCCD

电结反偏。

(C)饱和区。

(d)截止区。

(e)饱和区。

设输出特性如图题3.3.I所示的BJT接成图题3.3.3所示的电路，具基极端上接VBB=3.2

V与电阻RDh=20kQ相串联，而VV-cc=6V,R「=200Q,求D电路C中的Lt1l、1「和V”D的E.值，设

=0.7Vo

V-V

解/==—----=0.125加4

BR

b

由题3.3.1已求得B=200,故

/=p/=200x0.125mA=25mA

CB

V=V一/R=W

CECCCC

图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：

(1)电源电压V“，静态电流I-和管压降V”的值；(2)电阻R、、的值；(3)输出电

CCDCLbDC

压的最大不失真幅度；(4)要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？

।mA

50

KtA3.3,6

解（1）由图3.3.6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即Vcc值的大小，故Vcc=6V。

由Q点的位置可知，％=20NA,IC=1mA,VCE=3V»

V

（2）由基极回路得：Rx=30（）kQ

bI

B

V-V

由集一射极回路得R==一^―&=3kO

cI

c

（3）求输出电压的最大不失真幅度

由交流负载线与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周，输出电压LU从3V到0.8V,

变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压V’F从3V到4.6V,变化范围为1.6V。

综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为1.6V。

（4）基极正弦电流的最大幅值是20HA。

画出图题341所示电路的小信号等效电路，设电路中各电容容抗均可忽略，并注意标出电压、

电流的正方向。

解图题所示各电路的小信号等效电路如图解3.4.1所示。

P=50,（1）估算Q点；

（2）画出简化H参数小信号等效电路；（3）估算BJT的朝人电阻%;（4）如输出端接入4

kQ的电阻负载，计算今

解（1）估算Q点

V

®—cc.=40HAI=p/=2mA

BRCB

b

V=V-IR=4V

CECCCC

(2)简化的H参数小信号等效电路如图解所示。

⑶求K

r=200Q+(l+p)26mV=200Q+(1+50)26，t，V-=863Q

nI2mA

“、4VBR'B(RII/?)

4)A=-JL=—...L-=-----C---L__«—11A6

vVrr

ihebe

VVV-R-RHr

l=-JJ-=-JL■—i-=A---i——=A------b----lu—

vsvVVvR+RvR+RHr

sisissbb

I、C,N、aJ对交流信号可视为短路。（1）写出静态电流Ic及电压的v-t表达式；（2）写出电压

增益输人电或Ri.和输出电阻R。的表达式；（3）若将电容C、开路，对电路将会产生什

么影响？

解（1）1c及的表达式

Cc

V=V-7(/?+/?)

CECCC23

(2)4了、Ri.和Ro的表达式

：P(RIIR)

A=---2...-

VY

be

R=R\\rRxR

i1beO2

(3)J开路后，将使电压增益的大小增加

:13KH+R)11/?]

A=------2---3----J

vr

be

同时Ro也将增加，R~R+Ro

023

如图题352所示的偏置电路中，热敏电阻R,具有负温度系数、问能否起到稳定工作点的作

图跑3.5.2

W图题3.所示电路能稳定Q点，过程如下：

TTv

圈题b所示电路不能稳定Q点，因为

T?5

电路如图354所示，设B=100,试求：⑴Q点；⑵电压增益%和42'%；

（3）输入电阻Ri；（4）输出电阻R.和R。，

解（1）求Q点

D

V=——M—V«4.3V

BR+Rcc

b\b2

1^1=—u----Bi-=1.8〃?A

cER

e

V=V一/(/?+/?)=2.8V

CECCCce

『*=18附

⑵求％及Ri

26mV图题3.5.4

r+(1+P)x1.66ZQ

behh

E

R=R\\RII[r+(1+P)R]=8.2%Q

ib\h2hee

VV__pRR

(3)A=—ai_—Ql_---0.79

v"r+(l+p)7?R+R

viyV

sbeeis

■VVVpz?R

A=优==—____________A_______a0.8

V2VVVr+(1+B)ER+R

sisbe(is

(4)求R.和%、

RaR=2Ml

oic

R

021+P

共基极电路如图题3.6.3所示。射极电路里接入

一恒流源，设。=100，R=0,R=8。试确

sL

定电路的电压增益、输入电阻和输出电阻。

26/??V

解r=r+(l+p)——“2.8ZC

bebb,I

1.0I

其中Lc=l.OlmAo

A=K"；268

vr

R=x28c

i1+P

RxR=7.5心o

0c

某放大电路中的数幅频特性如图题3.7.1所示。(1)试求该电路的中频电压增益IAI,

VVM

上限频率fM下限L频率4；(2)当输人信号的L频率fuH/或f=f”时，该电路实际的电压增益

是多少分贝？

解(1)由图题3.7.1可知，中频电压增益1=1000,上限频率人fH=108HZ,下

VMH

限频率£=10汨Z。

一放大电路的增益函数为

A(s)=10

5+271X10

试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益、下限频率i和上限频率%以及增益下降到1

时的频率。

解对于实际频率而言，可用s=/2兀/代人原增益传递函数表达式，得

1

A=10次.1=10

W+27lX1°^^07(一学g•加

由此式可知，中频增益IAIVJ1=10,f=10HZ,LH=106HZ。其幅频响应的波特图如图解所

示。增益下降到1时的频率为IHZ及lOMHZo

H*3.7.3

一高频BJT,在Ic=1.5mA时，测出其低频H参数为：&Q，B0=50,特征频率0=100MHz,

c=3pF,试求混合n型参数g、J、厂，、C

bcmbebhbeQ

g=-==57.69x10-3S=57.69m5

mr26mV

r-=866.7Qr-r—r=233.3C

腔gbebebe

c上j=92p//R=4-=2MHz

be2%pp

电路如图3.5.1所示（射极偏置电路）,设在它的输人端接一内阻Rs=5KQ