(电气工程)半导体三极管及其电路分析习题及解答

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第二章半导体三极管及其电路分析题 1.2.1 有二个晶体管，一个β=200，ICEO=200μA；另一个β=50，ICEO=10μA 其余参数大致相同。

你认为应选用哪个管子较稳定？解：选β=50,ICEO=10μA 的管子较稳定。

题 1.2.2 有甲、乙两个三极管一时辨认不出型号，但可从电路中测出它们的三个未知电极 V V 乙管 VX=9V， Y=6V， Z=6.2V。

V V X、 Z 对地电压分别为： Y、甲管 VX=9V， Y=6V，Z=6.7V；试分析三个电极中，哪个是发射极、基极、集电极？它们分别是 NPN 型还是 PNP 型，是锗管还是硅管？解：甲管为 NPN 型硅管，其中 X 为 C 极，Y 为 E 极，Z 为 B 极；乙管为 PNP 型锗管，其中 X 为 C 极，Y 为 E 极，Z 为 B 极。

题 1.2.3 共射电路如图题 1.2.3 所示。

现有下列各组参数：（1） VCC=15V，Rb=390kΩ，Rc=3.1kΩ，β=100 （2）VCC=18V，Rb=310kΩ，Rc=4.7kΩ，β=100 （3） VCC=12V，Rb=370kΩ，Rc=3.9kΩ，β=80 （4）VCC=6V，Rb=210kΩ，Rc=3 kΩ，β=50 判定电路中三极管 T 的工作状态（放大、饱和、截止）。

图题 1.2.3(1)工作在放大状态(工作在放大区)； (2)工作在饱和状态(工作在饱和区)； (3)工作在放大状态(工作在放大区)； (4)工作在放大状态(工作在放大区)。

题 1.2.4 从图题 1.2.4 所示各三极管电极上测得的对地电压数据中，分析各管的类型和电路中所处的工作状态。

（1）是锗管还是硅管？（2）是 NPN 型还是 PNP 型？（3）是处于放大、截止或饱和状态中的哪一种？或是已经损坏？（指出哪个结已坏，是烧断还是短路？）[提示：注意在放大区，硅管 V BE = V B ? V E ≈ 0.7V ，锗管解：VBE ≈ 0.3V ，且 VCE = VC ? VE >0.7V；而处于饱和区时， VCE ≤ 0.7V 。

图题 1.2.4解：(a)NPN 硅管，工作在饱和状态； (b)PNP 锗管，工作在放大状态； (c)PNP 锗管，管子的 b-e 结已开路； (d)NPN 硅管，工作在放大状态； (e)PNP 锗管，工作在截止状态； (f)PNP 锗管，工作在放大状态； (g)NPN 硅管，工作在放大状态； (h)PNP 硅管，b-c 结已短路。

题 1.2.5 图题 1.2.5 所示电路中，设晶体管的β=50，VBE=0.7V。

（1）试估算开关S 分别接通 A、B、C 时的 IB、IC、VCE，并说明管子处于什么工作状态。

（2）当开关 S 置于 B 时，若用内阻为 10kΩ的直流电压表分别测量 VBE 和 VCE，能否测得实际的数值？试画出测量时的等效电路，并通过图解分析说明所测得的电压与理论值相比，是偏大还是偏小？（3）在开关置于 A 时，为使管子工作在饱和状态（设临界饱和时的 VCE=0.7V） c 值不，R 应小于多少？ (1) S 接 A 点；IB≈0.14mA,IC≈3mA,VCE≈0.3V,管子饱和。

解：S 接 B 点：IＢ≈28.6mA,IC≈1.43mA,VCE≈7.85V，放大状态。

S 接 C 点：IB≈0,IC≈0,VCE=15V,管子截止。

(2) 不能够测得实际数值。

测 VBE 时会引起三极管截止，测 VCE 时偏小. (3) RC 不应小于 2KΩ。

图题 1.2.5题 1.2.6 共射放大电路及三极管的伏安特性如图题 1.2.6 所示。

（1）用图解法求出电路的静态工作点，并分析这个工作点选得是否合适？（2）在 VCC 和三极管参数不变的情况下，为了把三极管的集电极电压 VCEQ 提高到 5V 左右，可以改变哪些电路参数？如何改变？（3）在 VCC 和三极管参数不变的情况下，为了使 ICQ=2mA，VCEQ=2V，应改变哪些电路参数，改变到什么数值？图题 1.2.6图题 1.2.7(1) 不合适； (2) 有多种 Rc,Rb 组合 (3) Rc=4KΩ，Rb≈250KΩ。

题 1.2.7 在图题 1.2.7 所示电路中，已知 R1=3kΩ，R2=12kΩ，Rc=1.5kΩ，Re=500Ω， VCC=20V，3DG4 的β=30。

（1）试计算 ICQ、IBQ 和 VCEQ ；（2）如果换上一只β =60 的同类型管子，估算放大电路是否能工作在放大状态；（3）如果温度由 10°C 升至 50°C，试说明 VC （对地）将如何变化（增加、不变或减少）？（4）如果换上 PNP 型的三极管，试说明应做出哪些改动（包括电容的极性），才能保证正常工作。

若β仍为 30，你认为各静态值将有多大的变化？ (1) ICQ≈6.39mA,IBQ≈0.21mA,VCEQ≈7.23V； 解： (2) 能工作在放大状态； (3) Vc 将减小。

题 1.2.8 放大电路如图题 1.2.8（a）所示。

试按照给定参数，在图题 1.2.8（b）中：（1）画出直流负载线；（2）定出 Q 点（设 VBEQ=0.7V）；（3）画出交流负载线；（4）画出对应于 iB 由 0~100μA 变化时，vCE 的变化范围，并由此计算不失真输出电压 Vo（正弦电压有效值）。

解：图题 1.2.8解：(1) 直流负载线方程：VCE=VCC-IC(RC+Re)，VCE=15-3IC,作在输出特性上。

(2) 由交点 Q，求得：ICQ≈2.4mA,VCEQ≈7.5V； (3) 交流等效负载为 R′L=RC∥RL=1KΩ，所以过 Q 点作一条 ?ic / ?v ce = 1 / R L '的直线，即为交流负载线。

题 1.2.9 在图题 1.2.9（a）所示的共发射极放大电路中，三极管的输出和输入特性曲线如图（b）（c）所示。

、图题 1.2.9（1）用图解法分析静态工作点 Q（IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ）；（2）设 vi =0.2sin ωt（V）,画出 iB、vBE、iC 和 vCE 的波形，并从图中估算电压放大倍数。

[提示：为方便分析，可将图（a）中的输入回路用戴维斯宁定理化简。

] 题 1.2.10 图题 1.2.10 所示电路中，设各三极管均为硅管，VBE≈0.7V，β=50,VCES≈0.3V, ICEO 可忽略不计。

试估算 IB、IC、VCE。

图题 1.2.10(a) IB≈47.7μA,IC≈=2.38mA,VCE≈10.2 (b) IB≈0.243mA,IC≈7.35mA,VCE≈0.3V;(c) IB≈0,IC≈0,VCE≈15V; (d) IB≈97μA,IC≈4.85mA,VCE≈10.6V; (e) ID≈0,IC≈0,VCE≈6V; (f) IB≈195μA,Ic≈1.425mA,VCE≈0.3V。

题 1.2.11 在图题 1.2.11所示的放大电路中，输入信号的波形与幅值如图中所示。

三极管的输入、输出特性曲线分别如图 1.2.11（b）和（c）所示，试用图解法分析：（1）静态工作点：IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ；（2）画出 iB、vBE、iC 和 vCE 的波形，并在波形上注明它们的幅值（要求各波形的时间轴对齐）。

（3）为得到最大的不失真输出电压幅度，重新选择静态工作点（IBQ、ICQ、VCEQ），并重选 Rb 的阻值。

解： (1)写出输入回路负载线方程，VBE=VBB-IBRb，在输入特性上作出该负载线，与输入特性交于 Q 点，求得 IBQ,VBEQ，写出输出回路负载线方程，VCE=VCC-ICRC，在输出特性上作该负载线，交于 IBQ 对应输出特性上的 Q 点，求得 ICQ,VCEQ。

(2)在 Q 点的基础上，作出相应的 iB、υBE、iC 和υCE 的变化范围，求出各变化量解：图题 1.2.11题 1.2.12 按照放大电路的组成原则，仔细审阅图题 1.2.12，分析各种放大电路的静态偏置和动态工作条件是否符合要求。

如发现问题，应指出原因，并重画正确的电路（注意输入信号源的内阻 RS 一般很小；分析静态偏置时，应将 vS 短接）。

图题 1.2.12解：(a) 图静态工作点 IB 不对，应把 Rb 接地； (b) 图无静态基极电流 IB； (c) 图无基极偏置电流，Rb 一端应接地； (d) 图无基极电路，动态时发射极和集电极都接地了。

题 1.2.13 试用三只电容量足够大的电容器 C1、C2、C3 将图题 1.2.13 所示放大电路分别组成 CE、CC 和 CB 组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。

（在电源前加正、负号，在电介电容正极性端加正号）。

图题 1.2.13解：连接成 CE 时：C1 作信号输入耦合电容，C3 一头接 VEE,C2 作信号输出耦合电容； 连接成 CC 时：C2 一端接+VCC，C1 一端作输入，C2 作输出耦合电容； 连接成 CB 时：C1 一端接 VBB，C3 一端作输入耦合电容，C2 作输出耦合电容。

题 1.2.14 设图题 1.2.14（a）~（b）所示电路中的三极管均为硅管，VCES≈0.3V，β=50，试计算标明在各电路中的电压和电流的大小。

图题 1.2.14解：(a)三极管已处于饱和状态，VCE≈0.3V (b)IC≈6.3mA (c)VCE≈-4.8V (d)Vc ≈-10.8V题 1.2.15 图题 1.2.15 （a）（c） ~ 所示均为基本放大电路，设各三极管的 rbb ˊ=200Ω，β=50， VBE=0.7V。

，（1）计算各电路的静态工作点；（2）画出交流通路；说明各种放大电路的组态。

图题 1.2.15(1) 图 (a):IBQ ≈ 18.5 μ A,ICQ ≈ 0.93mA,VCEQ ≈ 8.2V; 图 (b):IBQ ≈ 73 μ A,ICQ ≈ 3.67mA,VCEQ≈-5.7V;图(c):IBQ≈18μA,ICQ≈0.9mA,VCEQ≈9.5V (2)交流通路略，图(a)、图(b)为 CE 组态，图(c)为 CB 组态。

题 1.2.16 在图题 1.2.16 所示的电路中，已知三极管的 VBE=0.7V，β=50，其余参数如图中所示。

（1）分别计算 vI=0 V 和 VI=6 V 时的 vO 值。

（2）画出 vI 在 0~6V 之间变化时的电压传输特性曲线。

解：图题 1.2.16图题 1.2.17解：(1)当 VI=0V 时，V0=6V(晶体管截止);当 VI=6V 时,V0≈0.3V(晶体管饱和)。