常用半导体器件-练习题

第4章：常用半导体器件复习练习题
基本概念：了解半导体基本知识和PN结的形成及其单向导电性；掌握二极管的伏安特性以及单向导电性特点，理解二极管的主要参数及意义，掌握二极管电路符号；理解硅稳压管的结构和主要参数，掌握稳压管的电路符号；了解三极管的基本结构和电流放大作用，理解三极管的特性曲线及工作在放大区、饱和区和截止区特点，理解三极管的主要参数，掌握NPN型和PNP型三极管的电路符号。

分析依据和方法：
二极管承受正向电压（正偏）二极管导通，承受反向电压（反偏）二极管截止。

稳压管在限流电阻作用下承受反向击穿电流时，稳压管两端电压稳定不变（施加反向电压大于稳定电压，否者，稳压管反向截止）；若稳压管承受正向电压，稳压管导通（与二极管相同）。

理想二极管和理想稳压管：作理想化处理即正向导通电压为零，反向截止电阻无穷大。

三极管工作在放大区：发射结承受正偏电压；集电结承受反偏电压；
三极管工作在饱和区：发射结承受正偏电压；集电结承受正偏电压；
三极管工作在截止区：发射结承受反偏电压；集电结承受反偏电压；
难点：含二极管和稳压管电路分析，三极管三种工作状态判断以及三极管类型、极性和材料的判断。

一、填空题
1．本征半导体中价电子挣脱共价键的束缚成为，留下一个空位称为，它们分别带负电和正电，称为载流子。

（自由电子、空穴）
2．在本征半导体中掺微量的五价元素，就称为N型半导体，其多数载流子是，少数载流子是，它主要依靠多数载流子导电。

（自由电子、空穴）
3．在本征半导体中掺微量的三价元素，就称为P型半导体，其多数载流子是，少数载流子是，它主要依靠多数载流子导电。

（空穴、自由电子）
4．PN结加时，有较大的电流通过，其电阻较小，加时处于截止状态，这就是PN 结的单向导电性。

（正向电压、反向电压）
5．在半导体二极管中，与P区相连的电极称为正极或，与N区相连的电极称为负极或。

（阳极、阴极）
6．晶体管工作在截止区的条件是：发射结反向偏置，集电结反向偏置。

7．晶体管工作在放大区的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。

8．晶体管工作在饱和区的条件是：发射结正向偏置，集电结正向偏置。

9．三极管I B、I C、I E之间的关系式是（I E＝I B＋I C）， I C/I B的比值叫，△I C/△I B的比值叫。

（直流电流放大系数、交流电流放大系数）
10．在电子技术中三极管的主要作用是：具有电流放大作用和开关作用。

11．若给三极管发射结施加反向电压，可使三极管处于可靠的 状态。

（截止）
12．已知某PNP型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为-9V 、-6V和-6.2V，则三个电极分别为、和。

（集电极、发射极、基极）
13．已知某NPN型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为9V 、6.2V和6V，则三个电极分别为 、 和 。

（集电极、基极、发射极）
14．N型半导体中 是多数载流子， 是少数载流子。

（自由电子、空穴）
15．P型半导体中 是多数载流子， 是少数载流子。

（空穴、自由电子）
16．给半导体PN结加正向电压时，电源的正极应接半导体的 区，电源的负极通过电阻接半导体的 区。

（P、N）
17．给半导体PN结加反向电压时，电源的正极应接半导体的 区，电源的负极通过电阻接半
导体的 区。

（N、P）
18．半导体三极管具有放大作用的外部条件是发射结 ，集电结 。

（正向偏置、反向偏置）
19．二极管的反向漏电流越小，二极管的单向导电性能就。

（越好）
20．半导体三极管是具有二个PN结即 和 。

（发射结、集电结）
二、计算题
1．如图所示电路，输入端A的电位U A＝+3V，B点的电位U B＝0V，电阻R接电源电压为-15V，求输出端F的电位U F。

解：因为D A和D B为共阴极连接，A、B两端为它们的阳极，因此U A、U B中的高电位对应的管子将会优先导通。

由U A＞U B可知，D A将会优先导通。

如果D A为硅二极管，其正向压降为0V，则此时U F＝+3V。

当D A导通后，D B因承受反向电压而截止。

在此处，D A起的就是钳位作用，把F端的电位钳置在+3V；D B起隔离作用，把输入端B和输出端F隔离开。

2．有两只晶体管，一只的β＝200，I CEO＝200μA；另一只的β＝100，I CEO＝10μA，其它参数大致相同。

你认为应选用哪只管子？为什么？
解：选用β＝100、I CBO＝10μA的管子，因其β适中、I CEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。

3．已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图所示。

分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。

解：答案如解图所示：（正确一个5分）扣分原则：电流标错各扣2分，三个极画错各扣2分，发射极标错扣1分。

4．测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图所示。

在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还
是锗管。

解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如下表所示：
管号 T1 T2 T3
上 e c e
中 b b b
下 c e c
管型 PNP NPN NPN
材料 Si Si Si
5．测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图所示。

在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。

解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如下表所示：（15分，错一个扣1分）
管号 T1 T2 T3
上 b c b
中 e e e
下 c b c
管型 PNP PNP NPN
材料 Ge Ge Ge
6．如图所示，试求U AB，并说明二极管的作用。

解：取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。

U阳 =－6 V U阴 =－12 V
U阳>U阴 二极管导通
若忽略管压降，二极管可看作短路，U AB =－ 6V
否则， U AB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。

7. 求：U AB,并说明D1、D2的作用。

解：两个二极管的阴极接在一起，取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。

U1阳 =－6 V，U2阳=0 V，U1阴 = U2阴= －12 V
U D1 = 6V（1分），U D2 =12V
∵ U D2 >U D1 ∴ D2 优先导通， D1截止。

若忽略管压降，二极管可看作短路，U AB= 0 V
流过 D2 的电流为
D1承受反向电压为－6 V。

在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。

8. 已知： 二极管是理想的，试画出 u o波形。

解：
u i > 8V，二极管导通，可看作短路 u o = 8V
u i < 8V，二极管截止，可看作开路 u o = u i
（画图正确得4分）
9. 输出特性曲线如图所示，在U CE= 6 V时， Q1 点I B=40μA, I C=1.5mA； Q2 点I B=60 μA, I C=2.3mA。

求：β
解：在 Q1 点，有
由 Q 1 和Q 2点，得
10．在图示电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形。

试画出输出电压u o 的波形图。

解：
首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电阻为无穷大，相当于断路，因此u o ＝5V，即是说，只要判断出D 导通与否，就可以判断出输出电压的波形。

要判断D 是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低，从而得知是否导通。

5>i u V 时，D 导通，i o u u = 5<i u V 时，D 截止，5=o u V
u o 与u i 的波形对比如右图所示：
11．一晶体管的极限参数为P CM ＝100mW，I CM ＝20mA，U （BR）CEO ＝15V，试问在下列情况下，哪种是正常工作？
⑴U CE ＝3V，I C ＝10mA；⑵U CE ＝2V，I C ＝40mA；⑶U CE ＝6V，I C ＝20mA。

解：(1)能正常工作。

（2）不能正常工作。

集电极电流太大。

（3）不能正常工作。

其积大于集电结耗散功率。

12．试总结晶体三极管分别工作在放大、饱和、截止三种工作状态时，三极管中的两个PN结所具有的特点。

解：三极管工作在放大工作状态时，集电结反偏，发射结正偏。

三极管工作在饱和工作状态时，发射线和集电结均正偏。

（3分）
三极管工作在截止工作状态时，发射线和集电结均反偏。

（3分）
13．稳压二极管技术数据为：稳压值U Z=10V，I zmax=12mA，I zmin=2mA，负载电阻R L=2kΩ，输入电压u i=12V，限流电阻R=200 Ω 。

若负载电阻变化范围为1.5 kΩ ~4 kΩ ，是否还能稳压？
解：U Z=10V u i=12V R=200 ΩI zmax=12mA I zmin=2mA R L=2kΩ (1.5 kΩ ~4 kΩ)
i L=u o/R L=U Z/R L=10/2=5（mA）
i=（u i - U Z）/R=（12-10）/0.2=10 （mA）
i Z = i - i L=10-5=5 （mA）
R L=1.5 kΩ , i L=10/1.5=6.7（mA）, i Z =10-6.7=3.3（mA）
R L=4 kΩ , i L=10/4=2.5（mA）, i Z =10-2.5=7.5（mA）
负载变化,但i Z仍在12mA和2mA之间,所以稳压管仍能起稳压作用
14： β=50， U SC =12V，R B =70kΩ， R C =6kΩ当U SB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？
解：
U SB =-2V， I B=0 ， I C=0，
Q位于截止区
U SB =2V， I B= (U SB -U BE)/ R B =(2-0.7)/70=0.019 mA
I C= βI B =50×0.019=0.95 mA< I CS =2 mA ， Q位于放大区
I C最大饱和电流I CS = (U SC -U CE)/ R C =(12-0)/6=2mA
U SB =5V， I B= (U SB -U BE)/ R B =(5-0.7)/70=0.061 mA
I C= βI B =50×0.061=3.05 mA> I CS =2 mA
Q位于饱和区(实际上，此时I C和I B 已不是β的关系）
15：图中通过稳压管电流I M等于多数？R值是否合适？
解：
16.测得某一晶体管的I B ＝10μA,I C ＝1mA,能否确定它的电流放大系数？什么情况下可以？什么情况下不可以？
答：不可以（1分）。

放大情况下可以（2分）；饱和情况下不可以（2分）。

17．※ 在如图所示的电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形如图。

试经分析后，画出输出电压u o 的波形图（写出分析步骤）。

解：4>i u V 时，D 1导通，D 2截止，4=o u V
46<<−i u 时，D 1截止，D 2截止，i o u u = 6−<i u V 时，D 1截止，D 2导通，6−=o u V
u o 与u i 的波形对比如右图所示：
18．※ 在如图所示的电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形如图。

试经分析后，画出输出电压u o 的波形图（写出分析步骤）。

解：5>i u V 时，D 1导通，D 2截止，5=o u V
55<<−i u 时，D 1截止，D 2截止，i o u u = 5−<i u V 时，D 1截止，D 2导通，5−=o u V
u o 与u i 的波形对比如右图所示：
19．求图示电路中，D 为理想二极管，已知u i 的电压波形。

试画出输出电压u o 的波形图 。

解：5>i u V 时，D 导通，i o u u =
5<i u V 时，D 截止，5=o u V
u o 与u i 的波形对比如右图所示：
20．求图示电路中，D 为理想二极管，已知u i 的电压波形。

试画出输出电压u o 的波形图 。

解：5>i u V 时，D 导通，5=o u V
5<i u V 时，D 截止，i o u u =
u o 与u i 的波形对比如右图所示：。