(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 =0.2sinωt（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 rbbˊ=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)。 (2)电压传输特性略。 题 1.2.17 在图题 1.2.17 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） 试计算电路静态工作点 Q 的数值； （2） 画出 vi 从-10V~+10V 之间变化时的电压传输特性曲线。
解：(1)IB≈25.5μA，ICQ≈1.27mA,VCE≈5.63V； (2)电压传输特性略

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