模拟1 半导体器件
模拟电子技术习题答案(1)
模拟电子技术习题答案(1)第一章常用半导体器件1习题答案〖题1.1〗（1）杂质浓度，温度（2）呈圆形电中性，呈圆形电中性（3）等同于，大于，变宽，大于，变窄（4）逆向打穿（5）减小，减小，增大（6）左移，下移，加高（7）、发射结，erf（8）一种载流子参予导电，两种载流子参予导电，压控，流控。
〖题1.2〗二极管电路如图t1.2所示，判断图中二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出端电压uo。
设二极管的导通压降为ud=0.7v。
adbadr10v5vcb?uo??r5v10vuo?(a)b1d1a?r12v9v?uob1b2(b)d1d2r10v15vuoab2d2??(c)(d)图t1.2解：（a）uo=ua－ud=－5v－0.7v=－5.7v（b）uo=ub=uc=－5v（c）uo=ua=－0.7v（d）uo=ua=－9.3v〖题1.3〗二极管电路例如图t1.3(a)右图，未知ui?10sin?t(mv)，e?1.2v，ui电容c和直流电源e对交流视为短路，二极管的伏安特性曲线如图t1.3(b)所示，r?100?，谋二极管两端的电压和穿过二极管的电流。
解：id?id?id?(5?1.92sin?t)maud?ud?ud?(0.7?0.01sin?t)v+redcid/ma12id8400.30.60.91.2ud/v??ud(a)(b)图t1.3第一章常用半导体器件2〖题1.4〗设图t1.4中的二极管d为理想二极管，试通过计算判断它们是否导通？。
6k?d4k??5k?1k?4k?5kb20v?18kd?20k?14kb?1k5k?15v10vaa10v?2k(a)(b)图t1.4解：(a)ua??10?41?(?20)9v4?61?45ub??2010v,ua?ub,二极管导通；5?525?(?15)4v(b)ua??10?2?185?201ub??151v,ua?ub,二极管截至。
1?141k?1k??d5v?(a)d??〖题1.5〗在图t1.5所示电路中，已知ui=10sinωt(v),二极管的正向压降和反向电流均可忽略。
模拟电子技术课后习题及答案1
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“√”和“×”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R GS 大的特点。
（ ）（6）若耗尽型N 沟道MOS 管的U GS 大于零，则其输入电阻会明显变小。
（ ）解：（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）×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 。
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 。
A. I S e U B.T U U I e S C. )1e (S －TU U I（3）稳压管的稳压区是其工作在 。
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 GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。
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）A C三、写出图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝。
解：U O1≈，U O2＝0，U O3≈－，U O4≈2V，U O5≈，U O6≈－2V。
四、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Zmin＝5mA。
求图所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
解：U O1＝6V，U O2＝5V。
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 CM＝200mW，试画出它的过损耗区。
模拟电子技术基础习题及答案
第一章 半导体器件1-1 当T=300K 时，锗和硅二极管的反向饱和电流I S 分别为1A μ和pA 。
如将此两个二极管串联起来，有1μA 的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？ 解：二极管正偏时，TD U U S eI I ≈ ， ST D I I lnU U ≈ 对于硅管：mV 6.179A1mA1ln mV 26U D =μ≈ 对于锗管：mV 8.556pA5.0mA1ln mV 26U D =≈1-2 室温27C 时，某硅二极管的反向饱和电流I S =。
（1）当二极管正偏压为时，二极管的正向电流为多少？（2）当温度升至67C 或降至10C -时，分别计算二极管的反向饱和电流。
此时，如保持（1）中的正向电流不变，则二极管的正偏压应为多少？ 解：（1）mA 2.7e 101.0eI I mA26mA 65012U U S TD =⨯⨯=≈-（2）当温度每上升10℃时，S I 增加1倍，则pA107.72101.02)27(I )10(I pA6.12101.02)27(I )67(I 37.312102710SS 412102767S S -------⨯=⨯⨯=⨯=-=⨯⨯=⨯=T=300k(即27℃)，30026q K mA 26300qKq KT )27(U T ==⨯==即则67℃时，mA7.716pA 107.7mA2.7ln 8.22U ,C 10mA7.655pA6.1mA 2.7ln 5.29U ,C 67mV8.2226330026)10(U mV 5.2934030026)67(U 3D D T T =⨯=-===⨯=-=⨯=-时时1-3 二极管电路如图P1-3（a ）所示，二极管伏安特性如图P1-3（b ）所示。
已知电源电压为6V ，二极管压降为伏。
试求： （1）流过二极管的直流电流；（2）二极管的直流电阻D R 和交流电阻D r 。
解：（1）mA 53100V7.06I D =Ω-=（2）Ω===Ω==49.0mA 53mA 26I mA 26r 2.13mA53V7.0R D D D1-4 当T=300K 时，硅二极管的正向电压为，正向电流为1mA ，试计算正向电压加至时正向电流为多少？ 解：mA26mA 800SmA26mA 700SU U S e II e I 1mA eI I TD ⨯=⨯=≈则 mA 35.1e I TU 100=≈1-5 双极型晶体管可以等效为二只背靠背的二极管，如图P1-5所示。
模电第1章复习精简版
第一章
半导体器件
价电子
(a) 硅、锗原子结构 最外层电子称价电子 4 价元素
+4
惯性核
4 价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4 个价电子表示。
(b) 简化模型
图 1-1 原子结构及简化模型
第一章
半导体器件
2）
本征半导体的原子结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体称为本征半导体。
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。 4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到 平衡，载流子的浓度就一定了。 5. 载流子的浓度与温度密切相关（它随着温度的升 高，基本按指数规律增加）。
I / mA
60 40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
第一章
半导体器件
I / mA
–50 –25
– 0.02
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增 大，即饱和；
0U / V
反向饱 和电流
– 0.04
反向特性
如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电 流会突然增大；
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
杂质半导体的的简化表示法
第一章
半导体器件
1.2 半导体二极管
1）PN 结的形成
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
模拟电子技术题库参考答案(1-5章) - 副本
（2） A um
( Rc // Rc )
rbe
30(5 // 15) 75 1
-3-
模拟电子技术试题汇编参考答案
(3)
Ri Rb1 // Rb 2 // rbe rbe 1k R0 Rc 5k
(4) C e 断开， Re 有电流串联负反馈，（ Aum 下降）， Ri 增加， R0 不变；
（1） 画出直流通路和微变等效电路 （6 分）。 （2）设 U BEQ 0.7V ，求静态工作点
I CQ 、 U CEQ （4 分）
（3）求 Ri 、 Ro 、 Au
.
Uo Ui
.
.
，设 =30，
rbb' =19 4 （6 分）
（4） I CEO 、U CES 忽略不计，估算最大 不失真输出电压峰值 U om
rbe
100 (3 // 3) 50 3
Ri 5 // 15 // 3k 1.66k R0 RC 3k
（3） Aus
. . Ri 1.66 Au (50) 31.2 R s Ri 1 1.66
-4-
模拟电子技术试题汇编参考答案
3、如下图， C1 ~ C4 足够大，
Ri R1 // R3 // rbe rbe rbb ' (1 ) 26 26 194 (1 30) 1K 1 I EQ
（3） R R 10 K 0 4
U ( R4 // R L ) 30(10 // 10) 150 Au 0 1 u rbe
B；A (8)C (9)A (10)B(11)C(12) C
(1)A（2）B；A；C（3)B；C；C (4) C，B (5)C(6) A(7) ① B ② C ③B15、C
模电1常用半导体器件
ICEO = (1+β) ICBO
三. 极限参数
1. 集电极最大允许电流ICM 2. 集电极最大允许功耗PCM 3. 反向击穿电压U(BR)CEO 、U(BR)CBO
α=β/(1+β)
三极管的安全工作区
1 .4 场效应管（Field Effect Transistor ）
场效应管是单极性管子，其输入PN结处于反偏或 绝缘状态，具有很高的输入电阻（这一点与三极管相 反），同时，还具有噪声低、热稳定性好、抗辐射性 强、便于集成等优点。
1 .3 .5 共射NPN三极管伏安特性曲线
二. 输出特性曲线 IC=f ( IB ，UCE )
实际测试时如下进行：
IC= f ( UCE )|IB
发射结正偏、集电结反 偏时，三极管工作在放大 区(处于放大状态)，有放 大作用：IC =βIB + ICEO
两结均反偏时，三极管 工作在截至区(处于截止状 态) ，无放大作用。 IE=IC=ICEO≈0
第五章 负反馈放大器
第六章 信号运算电路
第七章 波形发生电路
第八章 功率放大电路 第九章 直流电源
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第一章 常用半导体器件
本章主要内容：
半导体材料、由半导体构成的PN 结、二极管结构特性、三极管结构特性及 场效应管结构特性。
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1 .1 半导体（Semiconductor）基本知识
• 2、《电子技术实验》.石焕玉等编. • 3、《电子技术基础》(模拟部分).康华光
主编. 高等教育出版社 • 4、《模拟电子技术基础》华成英(第四
版)习题解答（因网络不通，暂时没法放 在系网页上，需要者来复制）
第一章 半导体器件 第二章 基本放大电路 第三章 放大电路的频率特性 第四章 集成运算放大器
半导体工艺及器件模拟一
半导体工艺和器件模拟
2) 刻蚀： 主要参数（刻蚀材料，刻蚀厚度（刻蚀速率），各向同性和 各向异性） 根据需要，一般有三种刻蚀模式： （a）等厚度刻蚀法：
Etching(material=ox, remove=0.01, over=20) over为过刻蚀率的定义，它主要是在硅片表面不平整时能 保证将指定材料刻蚀完全，避免残留物对后续仿真的影响。 缺省值为10%。
修复晶格损伤和电激活可通过加热来实现，称为退火. 退火的温度要低于扩散的温度,防止横向扩散.退火通常在 600~1000ºC. 离子注入产生表面沟道效应. 晶圆主要晶轴对准离子束流入射方向时,离子可沿沟道深 入,达到预计的10倍. 这可通过晶圆方向扭转来控制,一般将晶圆的取向偏移3~7º
20
半导体工艺模拟--DIOS
9
半导体工艺和器件模拟
首先结合半导体器件制造的基本工艺，介绍ISE_TCAD平 台工艺仿真指令：
半导体工艺模块称为DIOS, 首先需要编写一个文件，其扩展 名必须为*_dio.cmd. 例如：PN_dio.cmd 下面结合半导体器件制备的主要工艺讲解文件中的指令用法
。 几乎所有器件制备工艺都是这些工艺步骤的反复应用。 四个最基本的工艺步骤包括增层、光刻、掺杂、热处理
4
半导体工艺和器件模拟
工艺仿真： 可实现离子注入、氧化、刻蚀、光刻等工艺过程的模拟。可 用于设计新工艺，改良旧工艺。 器件仿真： 可以实现电学特性仿真，电学参数提取。 可用于设计新型器件，改良旧结构器件，验证器件的电学特 性。如MOS晶体管，二极管，双极性晶体管等。或建立简约 模型以用于电路仿真。
Diffusion( time=10min, temperature=1000ºC)
22
精品文档-模拟电子技术(江晓安)(第三版)-第1章
第一章 半导体器件
图 1 – 5 P型半导体的共价键结构
第一章 半导体器件
1.２ＰＮ 结
1.2.1 异型半导体接触现象 在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面两侧, 由于电子和空穴的
浓度相差悬殊, 因而将产生扩散运动。 电子由Ｎ区向Ｐ区扩 散； 空穴由Ｐ区向Ｎ区扩散。 由于它们均是带电粒子(离 子), 因而电子由Ｎ区向Ｐ区扩散的同时, 在交界面Ｎ区剩下 不能移动(不参与导电)的带正电的杂质离子； 空穴由Ｐ区向 Ｎ区扩散的同时, 在交界面Ｐ区剩下不能移动(不参与导电) 的带负电的杂质离子, 于是形成了空间电荷区。 在Ｐ区和Ｎ 区的交界处形成了电场(称为自建场)。 在此电场 作用下, 载流子将作漂移运, 其运动方向正好与扩散运动方 向相反, 阻止扩散运动。 电荷扩散得越多, 电场越强, 因而 漂移运动越强, 对扩散的阻力越大。 当达到平衡时, 扩散运 动的作用与漂移运动的作用相等, 通过界面的载流子总数为 ０, 即ＰＮ结的电流为０。 此时在ＰＮ区交界处形成一个缺 少载流子的高阻区, 我们称为阻挡层(又称为耗尽层)。 上述 过程如图１－６(ａ)、 (ｂ)所示。
所谓“齐纳”击穿, 是指当ＰＮ结两边掺入高浓度的杂 质时, 其阻挡层宽度很小, 即使外加反向电压不太高(一般为 几伏), 在ＰＮ结内就可形成很强的电场(可达2×106 V/cm), 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电 流急剧增加, 出现击穿现象。
第一章 半导体器件
对硅材料的ＰＮ结, 击穿电压ＵＢ大于７V时通常是 雪崩击穿, 小于４V时通常是齐纳击穿；ＵＢ在４V和７V之间 时两种击穿均有。由于击穿破坏了ＰＮ结的单向导电特性, 因而一般使用时应避免出现击穿现象。
CT
dQ dU
S W
第一章 半导体器件
半导体器件的模拟设计及验证
半导体器件的模拟设计及验证半导体器件是现代电子科技领域中的重要组成部分。
在数字电路、模拟电路、射频电路等各类电路中均有广泛应用。
由于半导体器件的特殊性质，其模拟设计及验证需要特定的技术手段和方法，下面将对这一话题进行探讨。
一、半导体器件分析与模拟半导体器件的模拟设计与验证，首先需要对器件内部的物理过程进行分析和模拟。
现代集成电路中常见的半导体器件有晶体管、MOS场效应管、二极管等。
这些器件在工作时遵循不同的物理规律，例如PN结的电子和空穴的扩散漂移、场效应管的电荷积累效应等。
我们可以利用数学方法对这些物理过程进行建模，进而在计算机上实现器件的仿真。
二、半导体器件的模拟设计当确定了半导体器件内部物理过程的模型和仿真方法后，我们就可以开始进行半导体器件的模拟设计。
模拟设计的主要目的是通过理论计算得到理想的电器参数，并通过多次推导优化得到与实际工艺相符的电器参数。
具体的步骤包括：1. 制定模拟设计方案：制定器件的设计方案，例如电极的布局、电极宽度、材料选择等。
设计方案需要考虑器件的特定用途以及实际工艺流程的要求。
2. 电路与结构仿真：对确定后的器件设计方案，在电路仿真软件中建立对应的电路模型，进行仿真计算，获得电器特性参数。
3. 仿真参数优化：根据仿真结果，进行仿真参数优化，调整设计方案，进行多次仿真，直至获得与实际工艺流程相符的仿真结果。
4. 器件制造流程：根据完成后的器件仿真结果，确定器件的制造流程，制造真实半导体器件。
5. 实验测试验证：对制造好的器件进行实验测试验证，进行器件的检测和分析，确保其所具备的电学性能与预期的一致。
三、半导体器件的验证在设计和制造过程中，我们需要对半导体器件进行验证，以保障制造的半导体器件符合设计要求。
半导体器件的验证主要可以分为两个方面：电学行为测试和非电学行为测试。
1. 电学行为测试对于半导体器件的电学行为，我们需要进行电参数测试。
电参数包括直流电阻、交流电阻、开路电压等，这些参数是半导体器件的基本物理属性，需要精确测试。
半导体器件模拟仿真课件
PPT学习交流
22
双击文件名来选择实例如 Mos1ex01.in
被选中的输入文件的描述将会出现在示例 窗口中，如图所示
这些描述包括
a. 运行本例所需要的软件模块 b. 提供本例演示概貌 c. 描述本例所使用的仿真命令 d. 描述本例运行结束后显示出来的结果
e. 点击Load example f. 与这个例子相关的输入文件会载入到 g. deckbuild的文本窗口中
PPT学习交流
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athena工艺仿真部分Silvaco 软件介绍
输入端
工艺指令 如扩散等
仿真系统
athena 工艺仿真器
命令方式输入-复杂费力
输入端
材料定义、 结构定义指令
等价
输入端
devedit 结构编辑器
图形界面操作-简易方便
输入端
外部指令 如偏压等
*.str 结构文件
输出端/输入端
输出端
*.log文件 包含器件在指定 工作条件下的工 作特性。
PPT学习交流
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Sentaurus TCAD Sentaurus Process 整合了： ⑴Avanti 公司的Tsuprem系列工艺级仿真工具（Tsupremⅰ，Tsupremⅱ， Tsupremⅲ 只能进行一维仿真，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟）以及Taurus Process 系列工艺级仿真工具； (2)ISE Integrated Systems Engineering公司的ISE TCAD 工艺级仿真工具Dios（二维） FLOOPS-ISE（三维）以及 Ligament（工艺流程编辑） 系列工具，将一维、二维和
所谓建模就是用数学方式抽象地总结出客观事物发展的一般规律。
模拟电子试题
《模拟电子》第一章半导体器件基础本章练习题或思考题1．如图1.1所示电路，判定电路中硅二极管的工作状态，并计算U AB的值。
设VD正向导通压降为0.7V。
图1.1 图1.22．如图1.2稳压管稳压电路，若限流电阻R=1.6KΩ，U Z=12V，I Zmax=18mA。
通过稳压管的电流I Z等于多少？限流电阻的值是否合适？3．如图1.3所示，二极管构成的各电路，设二极管的正向导通压降为0.7V。
（1）判定各电路中二极管的工作状态；（2）试求各电路的输出电压U o。
图1.34．如图1.4所示，当输入电压为u i=5sinωt V时，试对应输入电压u i画出输出电压u o的波形。
设二极管的正向导通压降为0.7V。
图1.45．如何用万用表确定一个二极管的极性和好坏？6．稳压二极管稳压电路如图1.5所示，已知稳压管的稳定电压为U Z=8V，正向导通压降为0.7V，当输入电压为u i=15sinωt V时，试对应输入电压u i画出输出电压u o的波形。
图1.57．若测得放大状态中的三极管I B=0.025mA，取β=50。
试计算I C和I E的值。
8．两个双极型三极管：A管的β＝200，I CEO=200μA；B管的β＝50，I CEO=50μA，其它参数相同，应选用哪一个？9．一个工作在放大状态中的三极管，已经测得其三个引出端的电位分别为①3.5V、②6.6V和③2.8V。
试问此三极管为什么类型？三个引出端分别对应管子的什么电极？10．测得电路中三极管的各电极电位如图1.6所示，试判定各个三极管是工作在截止、放大还是饱和状态？-5.3V 2.4V图1.6第二章 基本放大电路和多级放大电路本章练习题或思考题1．三极管在放大电路中的三种连接方式是什么？2．①如果一个放大电路的电压放大倍数为100倍，用分贝作单位其电压增益为多少分贝？②若一个放大电路的电压增益为60分贝（dB ），此放大电路的电压放大倍数有多少？3．如图2.1共射放大电路，输出电压出现的是什么失真？如何调整偏置电阻Rb 的值 可减小此失真？+6V+u 0-+ui -RbR C图2.1 图2.24．如图2.2所示电路，已知U CC =10V ，R b =320K Ω，β=80，R c =R L =2K Ω，试估算Q 点的值，计算放大电路的电压放大倍数A u 、输入电阻R i 、输出电阻R o 。
模拟电子技术基础 各章节重难点
各章节重难点
第1章半导体器件
•PN结及其单向导电性
•半导体二极管电路分析
•半导体三极管及其特性曲线
•场效应管的原理及特性
第2章基本放大电路
•放大电路的结构
•微变等效电路
•三种组态放大电路的分析
•放大电路的频率特性
第3章集成运算放大器
•集成电路的特点
•多级放大电路的分析
•差分放大电路的分析和计算
第4章放大电路中的负反馈
•负反馈的概念及分类
•负反馈的判断
•深度负反馈下电路的计算
第5章集成运算放大器的应用
•集成运放的基本运算
•集成运放的非线形应用
•有源滤波器的分析
第6章功率放大电路
•功率放大电路的特点
•互补对称功率放大电路的分析
第7章波形产生电路
•正弦波振荡电路的振荡条件
•RC正弦波振荡电路的原理
•L C正弦波振荡电路的原理
第8章直流稳压电源
•单相桥式整流电路的分析
•滤波电路的分析
•稳压电路的分析与设计
•开关稳压电源的分析与设计。
模拟电路第一章-二极管
A 800Ω + + 0.5V B uo ui 200Ω 3V
1.2.5 稳压二极管
稳压二极管是硅材料制成的面接触型晶体二极管。 1、稳压管的伏安特性 u>UZ时作用同二极管 曲线越陡， 电压越稳定。
i
u增加到UZ 时，稳压管击穿
UZ u IZ
(a)
UZ
IZ
IZM
2、稳压管的主要参数
(1)稳定电压 UZ 规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电 压。 (2)稳定电流 IZ
+ ui -
0.7V 3V
B
+ uo -
[例7] 电路如图所示，设ui=6sinωt V，试绘出输出电压
uo的波形，设D为硅二极管，开启电压Uon=0.5V，电阻
rd=200Ω。 解： VA= ui
VB=3.5V
+ 800Ω ui 3V -
D +
uo -
ui3.5V D截止 uo=ui ui3.5V D导通 ui -0.5 -3 uo= 0.5 +3 + 200 800 +200 =0.2ui +2.8
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
近似认为多子与杂质浓度相等。
小结
1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。
2、在一定温度下，本征半导体因本征激发而产生自由 电子和空穴对，故其有一定的导电能力。 3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；
Ge
Si
即为本征半导体 通过一定的工艺过程，可将其制成晶体。
本征半导体的结构示意图
共用电子
模拟电子技术第一章 半导体二极管及其电路练习题(含答案)
第一章半导体二极管及其电路【教学要求】本章主要介绍了半导体的基础知识及半导体器件的核心环节—PN结。
PN结具有单向导电特性、击穿特性和电容特性。
介绍了半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
理想情况下，二极管相当于开关闭合与断开。
介绍了二极管的简单应用电路，包括整流、限幅电路等。
同时还介绍了稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管。
教学内容、要求和重点见如表1.1。
表1.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题1-1】二极管电路及其输入波形如图1-1所示，设U im>U R,，二极管为理想，试分析电路输出电压，并画出其波形。
解：求解这类电路的基本思路是确定二极管D在信号作用下所处的状态，即根据理想二极管单向导电的特性及具体构成的电路，可获得输出U o的波形。
本电路具体分析如下：当U i增大至U R时，二极管D导通，输出U o被U R嵌位，U o=U R，其他情况下，U o=U i。
这类电路又称为限幅电路。
图1-1【例题1-2】二极管双向限幅电路如图1-2 (a)所示，若输入电压U i=7sinωt (V)，试分析并画出电路输出电压的波形。
（设二极管的U on为0.7V，忽略二极管内阻）。
图1-2解：用恒压降等效模型代替实际二极管，等效电路如图1-2(b)所示，当U i<－3.7V时，D2反偏截止，D1正偏导通，输出电压被钳制在－3.7V；当－3.7V<U i <3.7V时，D1、D2均反偏截止，此时R中无电流，所以U o=U i；当3.7V<U i时，D1反偏截止，D2正偏导通，输出电压被钳制在3.7V。
综合上述分析，可画出的波形如图1-20(c)所示，输出电压的幅度被限制在正负3.7V 之间。
【例题1-3】电路如图1-3（a），二极管为理想，当B点输入幅度为±3V、频率为1kH Z的方波，A点输入幅度为3V、频率为100kH Z的正弦波时，如图1-3（b），试画出Uo点波形。
模拟电子技术基础-作业答案1
模拟电子技术课程作业第1章 半导体器件1将PN 结加适当的正向电压，则空间电荷区将( b )。
(a)变宽 (b)变窄 (c)不变2半导体二极管的主要特点sdf 是具有( b )。
(a)电流放大作用 (b)单向导电性(c)电压放大作用3二极管导通的条件是加在二极管两端的电压( a )。
(a)正向电压大于PN 结的死区电压 (b)正向电压等于零 (c)必须加反向电压4电路如图1所示，设D 1，D 2均为理想元件，已知输入电压u i =150sin ωt V 如图2所示，试画出电压u O 的波形。
20V100V 0u Iu i V/ωtD 2D 140k Ω40k Ω150u O+- 图1+-图2+-+-答案u i V /ωt150ωt 10060u i V /0100605电路如图1所示，设输入信号u I1,u I2的波形如图2所示，若忽略二极管的正向压降，试画出输出电压u O 的波形，并说明t 1,t 2时间内二极管D 1，D 2的工作状态。
u I2R Lu Ot 1t 2tt2D 1D 2图1图2u I1+-u I1/ V-22-2u I2/ V答案t 1t 2tu O /V -2t 1:D 1导通，D 2截止t 2:D 2导通，D 1截止第2章 基本放大电路1下列电路中能实现交流放大的是图( b )。
++++++++U CCu oU CCU CCU CC()a ()b (c)(d)+-+-+-+-+-+-+-+-u iu iu ou ou iu ou i++++2图示电路，已知晶体管β=60，U BE .V =07，R C k =2 Ω，忽略U BE ，如要将集电极电流I C 调整到1.5mA ，R B 应取( a )。
(a)480k Ω (b)120k Ω (c)240k Ω (d)360k Ω++C 2C 1R BR C u ou i+-+-+12V3固定偏置放大电路中，晶体管的β＝50，若将该管调换为β=80的另外一个晶体管，则该电路中晶体管集电极电流IC 将( a )。
模拟电子技术(第2版)课后习题答案第一章
第一章 半导体器件1.1 电路如图P1.1所示，设二极管为理想的，试判断下列情况下，电路中的二极管是导通还是截止，并求出AO 两端的电压AO U 。
（1）V V DD 61=，V V DD 122=；（2）V V DD 61=、V V DD 122-=；（3）V V DD 61-=、V V DD 122-=。
解：1、当V V DD 61=、V V DD 122=时，假设二极管是截止的，则V V B 6=、V V A 12=二极管承受反偏电压，所以二极管截止假设成立。
V V U DD AO 122==。
2、当V V DD 61=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的则V V B 6=、V V A 12-=二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。
V V U DD AO 61==。
3、当V V DD 61-=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的，则V V B 6-=、V V A 12-= 二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。
V V U U DD BO AO 61-===。
1.2 二极管电路如图P1.2所示，二极管的导通电压VU D 7.0)on (=，试分别求出Ω=k R 1、Ω=k R 4时，电路中的电流O I I I 、、21和输出电压O U 。
解：1、当Ω=k R 1时，假设二极管是截止的，则mA I I O 5.41192=+=-= V R I U V L O O B 5.415.4-=⨯-===V V A 3-= (V V V B A 5.1=-)由上分析可知，二极管承受正偏电压导通（假设不成立）故可得其等效电路如图P1.2b 所示：根据KCL 、 KVL ：⎪⎩⎪⎨⎧+-=-+=+=RI R I R I I I I LO O222197.039 解之：mA I mAI mA I 3.56.17.3210==-=V R I U L O O 7.317.3-=⨯-==2、当Ω=k R 4时，假设二极管是截止的，则mA I I O 8.11492=+=-=VR I U V L O O B 8.118.1-=⨯-===V V A 3-= V U U B A 2.1-=-由上分析可知，二极管承受反偏电压截止（假设成立）01=I mA I I 8.102=-=V R I U L O O 8.118.1-=⨯-==3.3 设二极管为理想的，试判断P1.3所示电路中各二极管是导通还是截止，并求出AO两端的电压AO U解：（a ）假设21V V 、均截止，则V V A 10=、V V B 6-=、V V O 0=， 21V V 、均承受正偏电压，但2V 管的正向偏值电压更大，故它首先导通。
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2. PN 结的单向导电性
★ PN 外加正向电压
又称正向偏置，简称正偏。
P
空间电荷区
空间电荷区变窄，有利 于扩散运动，电路中有 较大的正向电流。
N
பைடு நூலகம்
I 内电场方向
在 PN 结加V上一外个电很场方小向的R 正向电压，即可得到较 大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。
+4
+4
3 价杂质原子称为
空穴
受主原子。
+4
+43
+4
受主
空穴浓度多于电子
原子
浓度， 空穴为多数载流
子 ，电子为少数载流子。
+4
+4
+4
图 1.1.5 P 型半导体的晶体结构
说明：
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 定少数载流子的浓度。
2. 杂质半导体 载流子的数目 要远远高于本征半导 体，因而其导电能力大大改善。
内电场 UD
★ 扩散与漂移的动态平衡 扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小； 随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加； 当扩散电流与漂移电流相等时，PN 结总的电流 等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即 扩散运动与 漂移运动达到动态平衡。
空间电荷区的宽度约为几微米 ~ 几十微米； 电压壁垒 UD，硅材料约为(0.6 ~ 0.8) V,
? 在一定的温度下，产生与复合 运动会达到平衡，载流子的浓度 就一定了。
? 载流子的浓度与温度密切相关， 它随着温度的升高，基本按指数 规律增加。
T?
+4
+4
空穴
+4
+4
+4
自由电子 +4
+4
+4
+4
图 1.1.3 本征半导体中的 自由电子和空穴
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二 极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。
二极管的伏安特性
在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，
I = f (U )之间的关系曲线。
I / mA
I / mA
4 价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4 个价电子表示。
价电子
硅的原子结构图
+4
4价元素的简化模型
将硅或锗材 料提纯便形成单 晶体，它的原子 结构为共价键结 构。
+4
+4
+4
价
共
价 键
+4
+4
电 子 +4
+4
+4
+4
图 1.1.2 单晶体中的共价键结构
1.1.1 本征半导体
完全纯净的、不含
★ PN 结外加反向电压(反偏)
空间电荷区变宽，有利
于漂移运动，电路中有 较小的反向电流。
P
空间电荷区
N
IS
内电场方向
反向电流又称 反向外电饱场和方电向流 。由于少数载流子浓度很 低，反向电流数值非常小V 。 对温R度十分敏感 ，随着温度升 高， 反向电流 将急剧增大。
综上所述： 当 PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的 正向电流， PN 结处于 导通状态；当 PN 结反向偏置 时，回路中反向电流非常小，几乎等于零， PN 结处 于截止状态。 可见， PN 结具有单向导电性。
★ 扩散运动 形成空间电荷区
耗尽层
P
空间电荷区
N
—— PN 结，耗 尽层。
★ 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差 UD —— 电位壁垒； —— 内电场；内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
★ 漂移运动 内电场有利于 少子运动—漂移。
阻挡层
P
空间电荷区
N
少子的运动 与多子运动方向 相反
1. N 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半导 体)。
本征半导体掺入 5 价 元素后，原来晶体中的某 些硅原子将被杂质原子代 替。杂质原子最外层有 5 个价电子，其中 4 个与硅 构成共价键，多余一个电 子只受自身原子核吸引， 在室温下即可成为自由电 子。
+4
+4
+自4 由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.4 N 型半导体的晶体结构
自由电子浓度远大于空穴的浓度，将 电子称为多数载流 子(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。
2. P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
+4
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 1.1.6 杂质半导体的的简化表示法
思考题
1. 在N型半导体中，掺入足够量的三价元素， 可将其改型为P型半导体，对吗？
2. 在N型半导体中，由于自由电子是多子，所 以N型半导体带负电，对吗？
1.2 半导体二极管
1.2.1 PN 结及其单向导电性
在一块半导体一侧掺杂成为 P 型半导体，另一侧掺
杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特
殊的薄层，称为 PN 结。
P
PN结
N
图 1.2.1 PN 结的形成
1. PN 结中载流子的运动
★ 扩散运动
P
N
电子和空穴 浓度差形成多数 载流子的扩散运 动。
1.2.2 二极管的伏安特性
半导体二极管又称晶体二极管。 二极管的结构： 将 PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从 P 区和 N 区分别焊出两根引线作正、负极。
(a )外形图
(b)符号
半导体二极管的类型：
按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。
按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容 小，可在高频下工作。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流 大，但只能在较低频率下工作。
第 1 章 半导体器件
1.1 半导体的特性 1.2 半导体二极管 1.3 双极型三极管 (BJT ) 1.4 场效应三极管
1.1 半导体的特性
半导体： 导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。 大多数半导体器件所用的主要材料是硅 (Si)和锗(Ge)。
半导体导电性能是由其原子结构决定的。
硅原子结构 最外层电子称 价电子 锗原子也是 4 价元素
其他杂质且具有晶体结
+4
+4
+4
构的半导体称为本征半
导体。
+4
+4
+4
当温度 T = 0 K 时，半
导体不导电，如同绝缘体。 +4
+4
+4
?由于热激发，少数价电子获得能 量克服共价键束缚成为自由电子 （带负电）。
?同时，在原来共价键中留下一个 空位，称为空穴（带正电）。
?自由电子和空穴统称为载流子。 ? 在本征半导体中它们总是成对 出现，也称为电子-空穴对。