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1、第4章 半导体器件习题解答 第4章 半导体器件习题解答 习 题 4.1 计算题4.1图所示电路的电位U Y 。 （1）U A =U B =0时。 （2）U A =E ，U B =0时。 （3）U A =U B =E 时。 解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。假设图中二极管为理想二极管，可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。 当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时 为0，因此均不能导通；当U A E ，U B 0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地） ，根据二极
2、管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y 0，从而使D B 承受反压（U B 0）而截止；当U A U B E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k ?的电阻为并联关系。本题解答如下： （1）由于U A U B 0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y 0； （2）由U A E ，U B 0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y +?k k E k 91910 9E ； （3）由于U A U B E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y +?k k E k 192921918E 。 4.2 在题4.2图所
3、示电路中，设VD 为理想二极管，已知输入电压u I 的波形。试画出输出电压u O 的波形图。 题4.1图 题4.2图 解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o u i ；当D 截止时，电 第4章 半导体器件习题解答 阻为无穷大，相当于断路，因此u o 5V，即是说，只要判断出D 导通与否，就可以判断出输出电压的波形。要判断D 是否导通， 可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低， 从而得知是否导通。 u o 与u i 的波形对比如右图所示： 4.3 试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有何异 同
4、？ 答：硅稳压管与普通二极管在结构是一样的，都有一个PN 结，引出两个电极，但由于做PN 结的工艺不同，二者在运用中就不相同，硅稳压管可以工作在反向击穿区而普通二极管就不能工作在反向击穿区，如果外加反向电压小于稳压值时，稳压管可作二极管使用。 4.4 二极管电路如题4.4图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出A 、O 两点间的电压U O 。图中二极管均为硅管，正向压降取0.7V 。 题4.4图 解：解题思路：假设二极管断开，取O 点为参考点，判断二极管的阳极点和阴极点电位高低，如果阳极电位高于阴极电位0.7V 以上，则二极管导通，否则截止。 （a ）假设VD 断开，因其阳极点电位（6
5、V ）高于阴极点电位（0V ），可知VD 处于导通状态，U O =6-0.7=5.3V ； （b ）VD 1导通，VD 2截止，U O 被钳位在0.7V ； （c ）VD 导通，U O =12-0.7=11.3V ； （d ）VD 1，VD 2均截止，U O =-6V 4.5 在题4.5图所示的电路中，i 10sin u t =V ，E =5V ，试分别画出输出电压O u 的波形。二极管的正向压降可忽略不计。 第4章 半导体器件习题解答 解：解题方法：1.判断二极管导通与截止条件。假设二极管断开，根据二极管两端电位高低判断二极管何时导通，何时截止。 2.分别分析二极管导通与截止的情况下输出电压
6、值。 具体分析过程： （a ） 当u i 5V 时，二极管截止，u o =5V ； （c ） 当u i 5V 时，二极管截止，u o =u i ； （d ） 当u i 5V 时，二极管导通，u o =u i 。 输出电压u o 波形如下图： （a ）（b ） （c ）（d ） 4.6 在题4.5图所示的电路中，i 10sin u t =V ，E =2V ，试分别画出输出电压O u 的波形。二极管的正向压降仍可忽略不计。 解：参考题4.5 4.7 特性完全相同的稳压管2CW15，U Z =8.2V ，接成如题4.7图所示的电路，各电路输出电压U O 是多少？电流I 是多少？（硅稳压管的正向压降取
7、0.7V ）。 题4.5图 第4章 半导体器件习题解答 题4.7图 解：由已知，稳压管U Z =8.2V ，正向压降0.7V ，如果两个稳压管串联，U O 为二者电压之和，如果并联，因为二极管的钳位作用，U O 为电压值较低的稳压管的电压，由此可得： （a ） U O =8.2+0.7=8.9V ，I =（18-8.9）/15006.07mA （b ） U O =8.2+8.2=16.4V ，I =（18-16.4）/500=3.2mA （c ） U O =0.7V ，I =（18-0.7）/2000=8.65mA (d) U O =8.2V ，I =（18-8.2）/1000=9.8mA 4
8、.8 有两个稳压管VD Z1和VD Z2，其稳定电压分别为 5.5V 和8.5V ，正向压降都是0.5V 。如果要得到0.5V 、3V 、6V 、9V 和14V 几种稳定电压，这两个稳压管及限流电阻应如何连接？请画出各个电路图。 解：参考题4.7。 4.9 在题4.9图所示电路中，E =20V ，R 1=900?，R 2=1100?。稳压管的稳定电压U Z =10V ，最大稳定电流I ZM =8A 。试求稳压管中通过的电流I Z 是否超过I ZM ？如果超过，应如何解决？ 题4.9图 解：电阻R 1中的电流mA A R U E I Z 1.110111.011=?= ； 电阻R 2中的电流mA
9、 R U I Z 09.92 2=； 稳压二极管中的电流mA I mA I I I ZM Z 801.221=U B U C ，集电极电位最低，硅管的发射极与基极的电位差（即管压降U BE ）约为0.6-0.7V ，锗管约为0.2-0.3V ，由此可知： 晶体管1：NPN 型，锗管，1E ，2B ，3C ； 晶体管2：PNP 型，硅管，1C ，2B ，3E 。 4.11 某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚对地电位为?6.2V ；管脚对地电位为?6V ；管脚对地电位为?9V ，如题4.11图所示。试判断各管脚所属电极及管子类型（PNP 或NPN ）。 解：分析方法同题4.10，由3个管
10、脚的电位高低判断该管为PNP 型，根据管脚和两者的电位差值0.2V 判断应为锗管（硅管应为0.6-0.7V），因为PNP 型管U E U B U C ,据此可判定管脚和分别为基极和发射极，管脚为集电极。 4.12 两个晶体管的共射极输出特性曲线如题4.12图所示。试说明哪个管子的值大？哪个管子的热稳定性好？ 题4.11图 题4.12图 解：该题考查了晶体管输出特性和参数的相关知识。 从（a）(b)两图可以看出：当I B 变化相同的值时， （a）图中I C 变化要更大一些，由B C I I 可知（a）图管子的值大，热稳定性差，而（b）图由于值小，热稳定性较好。 4.13 一晶体管的极限参数为P
11、CM =100mW ，I CM =20mA ，U (BR)CEO =15V ，试问在下列情况下，哪种是正常工作？ （1）U CE =3V ，I C =10mA ；（2）U CE =2V ，I C =40mA ；（3）U CE =6V ，I C =20mA 。 解：(1)能正常工作。 （2）不能正常工作。集电极电流太大。 （3）不能正常工作。其积大于集电结耗散功率。 4.14 在题4.14图所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态？ 解：计算结果见下表，设U BE =0.6V 。表中，)(sat C I 为晶体管饱和时的集电极电流，B I 为晶体管刚饱和时的基极电流。 第4章半导体器件习题解答
12、 4.15 试总结晶体三极管分别工作在放大、饱和、截止三种工作状态时，三极管中的两个PN结具有的特点。 解：三极管工作在放大工作状态时，集电结反偏，发射结下偏。 三极管工作在饱和工作状态时，发射线和集电结均正偏。 三极管工作在截止工作状态时，发射线和集电结均反偏。 4.16 题4.16图所示的电路是一声光报警电路。在正常情况下，B端电位为0V；若前接装置发生故障时，B端电位上升到+5V。试分析之，并说明电阻R1和R2起何作用？ 题4.14图题4.16图解：在正常情况下，B端点位为0V，晶体管截止，发光二极管不发光，蜂鸣器不发声。 当前接装置发生故障时，B端点位上升到+5V，晶体管饱和导通，蜂鸣器发声，发光二极管发光，起到声光报警的作用。 R1用来限制流过晶体管基极的电流。R2用来降压，因为发光二极管工作电压只有2V左右。 4 / 4
