模电作业及答案

作业及答案

第一章

1、什么是P 型半导体、N 型半导体、PN 结？

P 型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P 型半导体，亦可称为空穴型半导体。主要靠空穴导电。

N 型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成N 型半导体，亦可称为电子型半导体。主要靠自由电子导电

PN 结：采用不同的掺杂工艺，将P 型半导体与N 型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN 结。PN 结具有单向导电性。

2、简述PN 结的单向导电性。

在PN 结上外加一电压，如果P 型一边接正极，N 型一边接负极，电流便从P 型一边流向N 型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，即PN 结外加正向电压时处于导通状态。如果N 型一边接外加电压的正极，P 型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过，即PN 结外加反向电压时处于截止状态。这就是PN 结的单向导电性。

3、简述PN 结的伏安特性。

如左图所示，当PN 结外加正向电压，电流i 随电压u 按指数规律变化；当PN 结外加反向电压，首先没有电流流过，但当反向电压增大到一定程度时，反向电流将急剧增加，将PN 结反向击穿。

P. 67

四、已知稳压管的稳压值6V Z U =，稳定电流的最小值min 5mA Z I =。求图T1.4所示电路中1o U 和2o U 各为多少伏。

解：

(a) 131

6V 2=1086(500102)6L o

DZ L o R K U U V V U V R R K U V

-Ω

∴⨯=⨯=>=+⨯+Ω∴=只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为：

(b) 226V 5=105(55)5L o L o R K U U V V R R K U V

Ω

∴⨯=⨯=++Ω

∴=只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为：

P. 69－70: 1.3，1.6

1.3 电路如图P1.3所示，已知t u i ωsin 5=(V )，二极管导通电压U D =0.7V 。试画出i u 与o u 的波形图，并标出幅值。

图P1.3 解图P1.3

1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压6Z U V =，最小稳定电流

min 5Z I mA =，最大稳定电流max 25Z I mA =。

(1)分别计算I U 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压O U 的值；

(2)若35I U V =时负载开路，则会出现什么现象？ 为什么？

解： 图Pl.6 (1)只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V 。

∴V U I 10=时，V U R R R

U I L L

O 3.3=+=；

V U I 15=时，5L

O I L

R U U V R R =

=+；

V U I 35=

时，11.7L

O I Z L

R U U V U R R =

≈>+，∴V U U Z O 6==。

(2)当负载开路时，mA I mA R

U U I Z Z

I Z 2529max =>=-=

，故稳压管将因功耗过大而烧毁。

P. 70: 1.8, 1.9, 1.10。

1.8 现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流，标出其方向，并在圆圈中画出管子，且分别求出它们的电流放大系数β。

(a) (b)

图Pl.8

解：

由于晶体管的集电极电流与发射极电流近似相等，而图中两只管子的两个已知电流相差悬殊，故它们中的小者为基极电流，大者为集电极电流或发射极电流。

根据图(a)所示晶体管的基极电流(10uA)流入管子，所以它是NPN 型管；根据图(b)所示晶体管的基极电流(100uA)流出管子，所以它是PNP 型管。

其晶体管如下图所示：

(a) (b)

放大倍数分别为

311001010a mA

mA

β-=

=⨯

3

550

10010b mA

mA

β-=

=⨯

1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。

图P1.9

解：

因为六只晶体管均在放大电路中，通常工作在放大状态，所以直流电位相近的两个极分

别为发射极和基极，另一极为集电极；若集电极电位最高，则为NPN 型管，电位最低的为发射极，电位居中的是基极；若集电极电位最低，则为PNP 型管，电位最高的为发射极，电位居中的为基极。如果b-e 间电压在0.1~0.3V 之间，则为锗(Ge)管；如果b-e 间电压在0.6~0.8V 之间，则为硅(Si)管。

如解图1.9。

解图1.9

1.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时0.7BE U V =，β=50。试分析BB V 为0V 、1V 、3V 三种情况下T 的工作状态及输出电压O u 的值。 解：

(1)当0BB V =时，BE on U U <，

T 截止，12O u V =。

(2)当1BB V V =时，因为

60BB BE

B b

V U I A R μ-=

=

图P1.10

3C B I I mA β==

9O CC C c u V I R V =-=

所以T 处于放大状态。