第一章半导体器件
学院 班级 姓名 学号
1. 杂质半导体有哪两种基本类型?载流子分别是什么?各载流子主要与哪些因素有关?
解:N型和P型杂质半导体。N型杂质半导体的多数载流子是自由电子,其数量主要取决于掺杂浓度,少数载流子
是空穴,其数量主要取决于环境温度;P型杂质半导体的多数载流子是空穴,其数量主要取决于掺杂浓度,少数载流子是自由电子,其数量主要取决于环境温度。
2.在图示各电路中,E=3V,ui=6sinωt V,二极管为理想二极管,试画出各电路输出电压u0的波形。
(a) (b)
图(a):在0~ωt1期间,D阳极电位低于阴极,D截止,所以uo=E;在ωt1~ωt2期间,D阳极电位高于阴极电位,D导通,uo= ui;
图(b):在0~ωt1期间,D阳极电位高于于阴极,D导通,此时uo= E;在ωt1~ωt2期间,D阴极电位高于阳极,D截止,此时uo=ui。 由此分析可见,两电路的输出波形相同。
3.电路如图所示,已知输入ui10sintV,二极管均为理想二极管。试求输出电压u0,并画出其波形。
解:在0~ωt1:-5<ui<3,D1、D2截止,
uo= ui;
在ωt1~ωt2: ui>3,D1导通、D2截止,
uo=3V;
在ωt2~ωt3:-5<ui<3,D1、D2截止,
uo= ui;
在ωt3~ωt4: ui<-5,D1截止、D2导通,uo= -5V;
4.两个三极管在电路中处于放大状态,测得三个管脚的直流电位分别如图 (a)、(b)所
示,试判别三个管脚的名称、三极管是硅管还是锗管,是NPN型还是PNP型管。
解:在放大状态下:NPN管:VC>VB>VE;PNP锗管:VC<VB<VE。
硅管:VB-VE=0.5~0.7V;锗管:VE-VB=0.2~0.3V。
所以:图(a)①发射极;②基极 ③集电极 PNP锗管
图(b)①基极; ②集电极;③发射极 NPN硅管。
5.在图示电路中,已知EC=12V,EB=6V, RC=2.5kΩ,RB=200kΩ,β=100,试计算: ⑴IB、IC,并验证三极管是否
处于放大状态?⑵若将RB减小到95kΩ,三极管是否还处于放大状态?(设UBE=0.7V) 解:⑴IBEB6V30μA;ICβIB3mA; RB200kΩ
UCEUCCRCIC122.534.75V
由此可见:发射结正偏,集电结反偏。晶体管处于放大状态。
⑵ IBS6V63μA;ICSβIB6.3mA; 95kΩ
UCES122.56.33.75V 由此可见:发射结正偏,集电结正偏,晶体管处于饱和状态。
6.在图示电路中,当开关S分别接通A、B、C触点时,判断晶体管的工作状态(设β=50,UBE≈0)。 解:A:IB6V30μA;ICβIB1.5mA;UCE61.51.53.75V 200kΩ
6V0.3mA;ICβIB15mA;UCE6151.516.5V 20kΩ 由此可见:发射结正偏,集电结反偏。晶体管处于放大状态。 B:IB
由此可见:发射结正偏,集电结正偏,晶体管处于饱和状态。
C:UBE=-4V,UCE≈6V,
由此可见:发射结反偏,集电结反偏,晶体管处于截止状态。
7.在图示稳压电路中,已知:UZ=6V,IZmin=10mA,IZmax=30mA,限流电阻R=200Ω,试分析:⑴假设负载电流
Io=15mA,则为了保证稳压电路正常工作,Ui的变化范围是多少?⑵假设Ui=13V,则允许负载电流Io的变化范围是多少?⑶如果负载电流Io=10~20mA,此时Ui的变化范围是多少?
解:⑴UiminR(IzminIo)Uz0.2(1015)611V
UimaxR(IzmaxIo)Uz0.2(3015)615V ⑵因为:UiUzIoIz R
UiUz136Izmax305mA R0.2
UiUz136Izmin1025mA R0.2 所以:Iomin 同理:Iomax
⑶因为:UiR(IoIz)Uz
所以:UimaxR(IominIzmax)Uz0.2(3010)614V
同理:U
iminR(IomaxIzmin)Uz0.2(2010)612V
第一章半导体器件
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1. 杂质半导体有哪两种基本类型?载流子分别是什么?各载流子主要与哪些因素有关?
解:N型和P型杂质半导体。N型杂质半导体的多数载流子是自由电子,其数量主要取决于掺杂浓度,少数载流子
是空穴,其数量主要取决于环境温度;P型杂质半导体的多数载流子是空穴,其数量主要取决于掺杂浓度,少数载流子是自由电子,其数量主要取决于环境温度。
2.在图示各电路中,E=3V,ui=6sinωt V,二极管为理想二极管,试画出各电路输出电压u0的波形。
(a) (b)
图(a):在0~ωt1期间,D阳极电位低于阴极,D截止,所以uo=E;在ωt1~ωt2期间,D阳极电位高于阴极电位,D导通,uo= ui;
图(b):在0~ωt1期间,D阳极电位高于于阴极,D导通,此时uo= E;在ωt1~ωt2期间,D阴极电位高于阳极,D截止,此时uo=ui。 由此分析可见,两电路的输出波形相同。
3.电路如图所示,已知输入ui10sintV,二极管均为理想二极管。试求输出电压u0,并画出其波形。
解:在0~ωt1:-5<ui<3,D1、D2截止,
uo= ui;
在ωt1~ωt2: ui>3,D1导通、D2截止,
uo=3V;
在ωt2~ωt3:-5<ui<3,D1、D2截止,
uo= ui;
在ωt3~ωt4: ui<-5,D1截止、D2导通,uo= -5V;
4.两个三极管在电路中处于放大状态,测得三个管脚的直流电位分别如图 (a)、(b)所
示,试判别三个管脚的名称、三极管是硅管还是锗管,是NPN型还是PNP型管。
解:在放大状态下:NPN管:VC>VB>VE;PNP锗管:VC<VB<VE。
硅管:VB-VE=0.5~0.7V;锗管:VE-VB=0.2~0.3V。
所以:图(a)①发射极;②基极 ③集电极 PNP锗管
图(b)①基极; ②集电极;③发射极 NPN硅管。
5.在图示电路中,已知EC=12V,EB=6V, RC=2.5kΩ,RB=200kΩ,β=100,试计算: ⑴IB、IC,并验证三极管是否
处于放大状态?⑵若将RB减小到95kΩ,三极管是否还处于放大状态?(设UBE=0.7V) 解:⑴IBEB6V30μA;ICβIB3mA; RB200kΩ
UCEUCCRCIC122.534.75V
由此可见:发射结正偏,集电结反偏。晶体管处于放大状态。
⑵ IBS6V63μA;ICSβIB6.3mA; 95kΩ
UCES122.56.33.75V 由此可见:发射结正偏,集电结正偏,晶体管处于饱和状态。
6.在图示电路中,当开关S分别接通A、B、C触点时,判断晶体管的工作状态(设β=50,UBE≈0)。 解:A:IB6V30μA;ICβIB1.5mA;UCE61.51.53.75V 200kΩ
6V0.3mA;ICβIB15mA;UCE6151.516.5V 20kΩ 由此可见:发射结正偏,集电结反偏。晶体管处于放大状态。 B:IB
由此可见:发射结正偏,集电结正偏,晶体管处于饱和状态。
C:UBE=-4V,UCE≈6V,
由此可见:发射结反偏,集电结反偏,晶体管处于截止状态。
7.在图示稳压电路中,已知:UZ=6V,IZmin=10mA,IZmax=30mA,限流电阻R=200Ω,试分析:⑴假设负载电流
Io=15mA,则为了保证稳压电路正常工作,Ui的变化范围是多少?⑵假设Ui=13V,则允许负载电流Io的变化范围是多少?⑶如果负载电流Io=10~20mA,此时Ui的变化范围是多少?
解:⑴UiminR(IzminIo)Uz0.2(1015)611V
UimaxR(IzmaxIo)Uz0.2(3015)615V ⑵因为:UiUzIoIz R
UiUz136Izmax305mA R0.2
UiUz136Izmin1025mA R0.2 所以:Iomin 同理:Iomax
⑶因为:UiR(IoIz)Uz
所以:UimaxR(IominIzmax)Uz0.2(3010)614V
同理:U
iminR(IomaxIzmin)Uz0.2(2010)612V