模拟电子技术思考与练习解答.docx

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模拟电子技术思考与练习解答

模拟电子技术节后思考与练习解答

1.1思考与练习

1、半导体具有哪些独特性能？

在导电机理上，半导体与金属导体有何区别？

答：

半导体只所以应用广泛，是因为它具有光敏性、热敏性和掺杂性的独特性能，在导电机理上，金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电，而半导体中有多子和少子两种载流子同时参与导电，这是它们导电机理上的本质区别。

2、何谓本征半导体？

什么是“本征激发”？

什么是“复合”？

答：

天然半导体材料经过特殊的高度提纯工艺，成为晶格结构完全对称的纯净半导体时，称为本征半导体。

由于光照、辐射、温度的影响在本征半导体中产生电子—空穴对的现象称为本征激发；本征激发的同时，共价键中的另外一些价电子“跳进”相邻原子由本征激发而产生的空穴中的现象称为复合。

复合不同于本征激发，本征激发的主要导电方式是完全脱离了共价键的自由电子载流子逆着电场方向而形成的定向迁移，而复合运动的导电方式是空穴载流子的定向迁移，空穴载流子带正电，顺电场方向定向运动形成电流。

3、N型半导体和P型半导体有何不同？

各有何特点？

它们是半导体器件吗？

答：

本征半导体中掺入五价杂质元素后可得到N型半导体，N型半导体中多子是自由电子，少子是空穴，定域的离子带正电；本征半导体中掺入三价杂质元素后可得到P型半导体，P型半导体中多子是空穴，少子是自由电子，定域的离子带负电。

这两种类型的半导体是构成半导体器件的基本元素，但它们都不能称之为半导体器件。

4、何谓PN结？

PN结具有什么特性？

答：

在同一块晶体中的两端注入不同的杂质元素后，在两端分别形成P区和N区，而在P区和N区交界处因为浓度上的差别而出现扩散，扩散的结果在两区交界处形成一个干净的离子区，这个离子区就是PN结，PN结具有单向导电性：

正向偏置时导通，反向偏置时截止。

5、电击穿和热击穿有何不同？

试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。

答：

电击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿，前者是一种碰撞的击穿，后者属于场效应的击穿，这两种电击穿一般可逆，不会造成PN结的永久损坏。

如果上述两种击穿不加任何限制而持续增强时，由于PN结上的热量积累就会造成热击穿，热击穿过程不可逆，可造成二极管的永久损坏。

1.2思考与练习

1、二极管的伏安安特性曲线上分为几个区？

试述各工作区上电压和电流的关系。

答：

二极管的伏安特性曲线上分有死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区四个工作区。

死区上正向电压很小，电流基本为零；正向导通区管压降基本不变，硅管约为0.6～0.8V，其典型值通常取0.7V；锗管约为0.2～0.3V，其典型值常取0.3V，但通过管子的正向电流迅速增长；在反向截止区，通过二极管的反向电流是半导体部的少数载流子的漂移运动，只要二极管工作环境的温度不变，少数载流子的数量就保持恒定，由于反向饱和电流的数值很小，在工程实际常近似视为零值；在反向击穿区，反向电流会突然随反向电压的增加而急剧增大，造成齐纳击穿或雪崩击穿现象，如不加限流设置，极易造成“热击穿”而使二极管永久损坏。

图1.23

2、普通二极管进入反向击穿区后是否一定会被烧损？

为什么？

答：

普通二极管工作在反向击穿区时，反向电流都很大，如不加设限流设置，极易造成“热击穿”而造成永久损坏。

3、为什么把反向截止区的电流又称为反向饱和电流？

图1.23

答：

反向截止区通过二极管的反向电流是半导体部少数载流子的漂移运动形成的。

只要二极管的工作环境温度不变，少数载流子的数量就会保持恒定，因此反向截止区的电流又被称为反向饱和电流。

反向饱和电流的数值很小，在工程实际常近似视为零值。

4、试判断图1.23所示电路中二极管各处于什么工作状态？

设各二极管的导通电压为0.7V，求输出电压UAO。

答：

图中二极管VD1处于正向导通状态，二极管VD2处于反向截止状态，输出电压UAO＝－0.7V。

5、把一个1.5V的干电池直接正向联接到二极管的两端，会出现什么问题？

答：

测量二极管类型及好坏时，通常采用1.5V干电池串一个约1k的电阻，并使二极管按正向接法与电阻相连接，使二极管正向导通。

然后用万用表的直流电压档测量二极管两端的管压降UD，如果测到的UD为0.6~0.7V则为硅管，如果测到的UD为0.1~0.3V就是锗管。

如果测量时直接把1.5V的干电池正向连接到二极管的两端，因为没有限流电阻，就可能使二极管中因电流过大而损坏。

6、理想二极管电路如图1.24所示。

已知输入电压ui＝10sinωtV，试画出输出电压u0的波形。

答：

（a）图：

图中二极管若看作理想二极管，当输入正弦波电压低于－5V时，二极管D导通，输出电压uO=ui；当输入正弦波电压高于－5V时，二极管D截止，输出电压uO=－5V，波形如下图所示：

（b）图：

图中二极管也看作理想二极管，当输入正弦波电压高于＋5V时，二极管D导通，输出电压uO=ui；当输入正弦波电压低于＋5V时，二极管D截止，输出电压uO=＋5V，波形如下图所示：

1.3思考与练习

1、双极型三极管的发射极和集电极是否可以互换使用？

为什么？

答：

由于三极管的发射区和集电区掺杂质浓度上存在较大差异，且面积也相差不少，因此不能互换使用。

如果互换使用，其放大能力将大大下降甚至失去放大能力。

2、三极管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于β？

答：

三极管工作在饱和区时，电流放大能力下降，电流放大系数β值随之下降。

3、使用三极管时，只要①集电极电流超过ICM值；②耗散功率超过PCM值；③集—射极电压超过U（BR）CEO值，三极管就必然损坏。

上述说法哪个是对的？

答：

其中只有说法②正确，超过最大耗散功率PCM值时，三极管将由于过热而烧损。

4、用万用表测量某些三极管的管压降得到下列几组数据，说明每个管子是NPN型还是PNP型？

是硅管还是锗管？

它们各工作在什么区域？

1UBE＝0.7V，UCE＝0.3V；

2UBE＝0.7V，UCE＝4V；

3UBE＝0V，UCE＝4V；

4UBE＝－0.2V，UCE＝－0.3V；

5UBE＝0V，UCE＝－4V。

答：

①NPN硅管，饱和区；②NPN硅管，放大区；③NPN硅管，截止区；④PNP锗管，放大区；⑤PNP锗管，截止区。

5、复合管和普通三极管相比，具有哪些特点？

通常用于哪些场合？

答：

和普通三极管相比，复合管的电流放大系数比普通三极管大得多，鉴于复合管的这种特点，常常用于音频功率放大、电源稳压、大电流驱动和开关控制等电路中。

1.4思考与练习

1、双极型三极管和单极型三极管的导电机理有什么不同？

为什么称双极型三极管为电流控制型器件？

MOS管为电压控制型器件？

答：

双极型三极管有多子和少子两种载流子同时参与导电；单极型三极管只有多子参与导电。

由于双极型三极管的输出电流IC受基极电流IB的控制，因此称其为电流控件；MOS管的输出电流ID受栅源间电压UGS的控制，因之称为电压控制型器件。

2、当UGS为何值时，增强型N沟道MOS管导通？

当UGD等于何值时，漏极电流表现出恒流特性？

答：

当UGS=UT时，增强型N沟道MOS管开始导通，随着UGS的增加，沟道加宽，ID增大。

当UGD＝UGS－UDS

3、双极型三极管和MOS管的输入电阻有何不同？

答：

双极型三极管的输入电阻rbe一般在几百欧～千欧左右，相对较小；而MOS管绝缘层的输入电阻极高，趋近于无穷大，因此通常认为栅极电流为零。

4、MOS管在不使用时，应注意避免什么问题？

否则会出现何种事故？

答：

由于二氧化硅层的原因，使MOS管具有很高的输入电阻。

受外界电压影响时，栅极易产生相当高的感应电压，造成管子击穿，所以MOS管在不使用时应避免栅极悬空，务必将各电极短接。

5、为什么说场效应管的热稳定性比双极型三极管的热稳定性好？

答：

双极型三极管同时有两种载流子参与导电，其中少数载流子受温度影响变化较大，即其热稳定性较差，而场效应管只有多子一种载流子参与导电，而温度对多子无影响，因此其热稳定性较好。

1.5思考与练习

1、分析下列说法是否正确，对者打“√”错者打“×”。

（1）晶闸管加上大于1V的正向阳极电压就能导通。

（×）

（2）晶闸管导通后，控制极就失去了控制作用。

（√）

（3）晶闸管导通时，其阳极电流的大小由控制极电流决定。

（√）

（4）只要阳极电流小于维持电流，晶闸管就从导通转为阻断。

（×）

（只有在门控极电流为零时，阳极电流小于维持电流时，晶闸管才会从导通转为阻断。

）

2、当正向阳极电压大到正向转折电压时，晶闸管能够正常导通吗？

为什么？

答：

当正向阳极电压超过临界极限即正向转折电压UBO时，漏电流会急剧增大，晶闸管便由阻断状态转变导通状态，这种开通不属于正常导通，称为“硬开通”。

3、何谓晶闸管的“硬开通”？

晶闸管正常工作时允许“硬开通”吗？

为什么？

答：

晶闸管的正向阳极电压超过临界极限即正向转折电压UBO时，晶闸管出现“硬开通”，硬开通时晶闸管的管压降只有1V左右，但是通过晶闸管的电流却很大，显然，晶闸管正常工作时一般是不允许硬开通。

4、选择晶闸管时，主要选择哪两个技术参数？

答：

选择晶闸管时，主要选择额定通态平均电流IT和反向峰值电压URRM这两个参数。

2.1思考与练习

1、影响静态工作点稳定的因素有哪些？

其中哪个因素影响最大？

如何防？

答：

实践证明，放大电路即使有了合适静态工作点，在外部因素的影响下，例如温度变化、电源电压的波动等，都会引起静态工作点的偏移，在诸多影响因素中，温度变化是影响静点稳定的最主要因素。

在放大电路中加入反馈环节，可以有效地抑制温度对静态工作点的影响。

2、图2.19所示各电路，分析其中哪些具有放大交流信号的能力？

为什么？

答：

图（a）没有放大交流信号的能力。

因为，基极电位VB=UCC，静态工作点太高；图（b）电路中，由于集电极电阻RC=0，所以无法实现电压放大；图（c）分压式偏置共射放大电路缺少负反馈环节，且电容极性反了，因此易产生失真，不能正常放大；图（d）电路中核心元件三极管应选择NPN硅管，但用成PNP管，因此不具有交流信号放大能力。

3、静态时耦合电容C1、C2两端有无电压？

若有，其电压极性和大小如何确定？

答：

静态时耦合电容C1和C2两端均有电压。

共射放大电路静态时，输入信号源相当于短路，因此，耦合电容C1的端电压等于三极管基极电位值VB，左低右高；静态下由于无输出，所以输出端也相当短路短路，耦合电容C2的端电压等于三极管输出电压值UCE，左高右低。

4、放大电路的失真包括哪些？

失真情况下，集电极电流的波形和输出电压的波形有何不同？

消除这些失真一般采取什么措施？

答：

放大电路出现的失真包括截止失真和饱和失真两种。

截止失真时，共射放大电路的集电极电流波形出现下削波，输出电压波形出现上削顶；饱和失真时，共射放大电路的集电极电流波形出现上削波，输出电压波形出现下削顶。

消除截止失真，需将静态工作点上移，消除饱和失真，要将静态工作点下移。

另外，还要在电路中加设反馈环节。

5、试述RE和CE在放大电路中所起的作用。

答：

RE在电路中起的作用是负反馈作用，数值通常为几十至几千欧，它不但能够对直流信号产生负反馈作用，同样可对交流信号产生负反馈作用，从而造成电压增益下降过多。

为了不使交流信号削弱，一般在RE的两端并上一个滤波电容CE，以消除反馈电阻对交流量的影响，减小RE对交流电压放大倍数的影响。

6、放大电路中为什么要设置静态工作点？

静态工作点不稳定对放大电路有何影响？

答：

对放大电路的要：

对输入信号能放大且不失真。

放大电路的核心元件三极管为非线性器件，只有保证在任意时刻都使三极管工作在线性放大区，输出波形才不会失真。

若不设置静态工作点，则死区电压以下的信号万分就不能得到传输而造成失真；若让静态工作点靠近或进入截止区，则输出波形容易发生截止失真；若静态工作点靠近