習(xí)題二
2-1 雜質(zhì)半導(dǎo)體有哪兩種基本類型？每種類型主要靠哪種載流子導(dǎo)電？
答：根據(jù)摻雜的不同雜質(zhì)半導(dǎo)體可以分成兩種基本類型，即N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩種。在N型半導(dǎo)體中，自由電子的濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度稱為多數(shù)載流子，在導(dǎo)電過(guò)程中起主要作用。在P型半導(dǎo)體中，空穴的濃度遠(yuǎn)大于自由電子的濃度稱為多數(shù)載流子，在導(dǎo)電過(guò)程中起主要作用。
2-2 什么是PN結(jié)？PN結(jié)最重要的導(dǎo)電特性是什么？
答：當(dāng)用一定的工藝把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起的時(shí)候，就會(huì)在二者結(jié)合處形成一層帶電的空間電荷區(qū)，稱為PN結(jié)，它是構(gòu)成二極管和三極管以及集成電路等半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。PN結(jié)最重要的導(dǎo)電特性是單向?qū)щ娦�，即�?dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通；當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)截止。
2-3 萬(wàn)用表的兩只表棒與表內(nèi)電池的連接關(guān)系是：紅表棒接電池的正極，黑表棒接電池的負(fù)極。問(wèn)該怎樣用萬(wàn)用電表判別二極管的正負(fù)極及好壞？
答：對(duì)于二極管根據(jù)其單向?qū)щ娦�，我們可以判斷如下：利用萬(wàn)用電表的歐姆檔，分別用萬(wàn)用表的紅表和黑表筆接二極管的兩端，如果一次測(cè)得的電阻很小，另一次測(cè)得的電阻很大，說(shuō)明二極管具有單向?qū)щ娦�，二極管良好，否則說(shuō)明二極管已經(jīng)損壞。一只良好的二極管當(dāng)一端接紅表筆，另外一端接黑表筆時(shí)，如果電阻很小，說(shuō)明紅表筆所接為二極管的正極性端，如果測(cè)得的電阻很大說(shuō)明紅表筆所接為二極管的負(fù)極性端。
2-4 RC電路及其輸入和輸出電壓波形，如題圖2-1所示。若用一只正向電阻很小的二極管取代電阻R，試分析對(duì)應(yīng)于二極管的兩種接法，電容充電和放電時(shí)輸出電壓的波形會(huì)有什么改變？
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解：將電阻R換成電阻D后，由于二極管D的正向電阻很小，所以作用時(shí)，電容C立即被充到
的幅值，而
的幅值過(guò)去以后，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，電容C上的電壓被保持下去，所以形成如圖題圖2-1’所示的輸出電壓波形。
2-5 電路如圖2-2所示，已知輸入電壓，若忽略二極管的正向壓降和反向電流，試畫(huà)出兩種電路輸出電壓的波形，并注明二極管導(dǎo)通和截止的時(shí)間區(qū)間。
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解：輸出波形如下圖所示：
(1) 當(dāng)時(shí)，二極管D截止，輸出電壓為5v；當(dāng)
時(shí)，二極管導(dǎo)通輸出電壓為
。
(2) 當(dāng)時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓為ui；當(dāng)
時(shí)，二極管截止輸出電壓為-5v。
2-6 設(shè)兩只穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值分別為10V和20V，正向壓降均為0.7V，試確定題圖2-3所示各電路的輸出電壓值。
解：（a)圖中兩個(gè)二極管均被反向擊穿，所以輸出的電壓為30V。
（b)圖中兩個(gè)二極管均正向?qū)�，輸出電壓為二者正向壓降之�?.4V。
（c)圖中由于其中一個(gè)二極管的穩(wěn)壓值為20V，另外一個(gè)二極管的穩(wěn)壓值為10V，所以穩(wěn)壓值為10V的二極管將被擊穿，兩端電壓為10V，第二個(gè)二極管將反向截止，輸出電壓為10V。
（d)圖中二極管正向?qū)�，其兩端的電壓�?.7V，0.7V的電壓加到
兩端使得
反向截止，所以輸出電壓為0.7V。
2-7 題圖2-4所示幾種三極管電路均不符合放大的偏置條件，試指出問(wèn)題所在。
解：圖（a)中晶體管為PNP型三極管，供電電源應(yīng)該為負(fù)電源，這樣才能夠滿足三極管的放大條件，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。所以要想正常放大應(yīng)該將正電源換成合適的負(fù)電源
。
圖（b)中由于的作用，隔離了直流電源對(duì)基極的供電，使得三極管的發(fā)射結(jié)不能正偏，不能正常工作。
圖（c)中正電源直接加到了三極管的基極上，使得三極管的集電結(jié)不能反偏，同時(shí)交流信號(hào)不能輸入，不能正常工作。要想正常工作必須在基極和電源之間加上一個(gè)偏置電阻。
圖（d)的問(wèn)題和圖（b)類似，沒(méi)有加基極偏置電壓，使得發(fā)射結(jié)不能正偏，起不到正常放大的作用。
2-8 若用萬(wàn)用表測(cè)得圖2-23（b)所示基本放大電路中或
，試判斷三極管分別處于什么工作狀態(tài)？
答：當(dāng)，說(shuō)明集電極電流為零，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏，放大器處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)
時(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏，放大器處于飽和狀態(tài)。
2-9 利用圖2-26（b)所示輸出特性曲線和直流負(fù)載線，醫(yī)學(xué)全.在線m.zxtf.net.cn分析、
、
和
的數(shù)值變化對(duì)輸出回路靜態(tài)工作點(diǎn)位置的影響。
答：
（1)改變，其它參數(shù)不變對(duì)Q點(diǎn)的影響：
（a)當(dāng)升高時(shí)，因
不變,直流負(fù)載線的斜率不變，直流負(fù)載線平行右移，Q點(diǎn)偏向右上方。放大電路的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大，三極管的靜態(tài)功耗增大。
（b)當(dāng)降低時(shí)，因
不變，直流負(fù)載線的斜率不變，直流負(fù)載線平行左移，Q點(diǎn)偏向左下方。放大電路的動(dòng)態(tài)范圍減小，三極管的靜態(tài)功耗降低。
（2)改變，其它參數(shù)不變對(duì)Q點(diǎn)的影響：
（a)減小，
增大，Q點(diǎn)上移，靠近飽和區(qū)，易產(chǎn)生飽和失真。
（b)增大，
減小，Q點(diǎn)下移，靠近截止區(qū)，易產(chǎn)生截止失真。
（3) 改變，其它參數(shù)不變對(duì)Q點(diǎn)的影響：
（a)增大時(shí)，直流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)不變,與縱軸的交點(diǎn)下降，斜率變小，Q點(diǎn)移近飽和區(qū)。
（b)減小時(shí)，直流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)不變,與縱軸的交點(diǎn)上升，斜率變大，Q點(diǎn)移近截止區(qū)。
（4)β改變，其它參數(shù)不變對(duì)Q點(diǎn)的影響：
（a)當(dāng)三極管的β值增大時(shí)，Q點(diǎn)上移，使增大。
（b)當(dāng)三極管的β值減小時(shí)，Q點(diǎn)下移，使減小。
2-10 若有一只吸合電流為6mA的繼電器接于基本放大電路的集電極回路中，已知三極管的，問(wèn)基極的電流需要達(dá)到多大繼電器才能吸合？
解：由集電極電流和基極電流
的關(guān)系：
可知當(dāng)
為6mA時(shí)，
。所以基極電流達(dá)到
時(shí)，繼電器就能夠吸合。
2-11 三極管放大電路如圖2-23（b)所示，已知，
，
，
，
。（1)畫(huà)出電路的直流通路，計(jì)算各靜態(tài)值；（2)畫(huà)出電路的交流微變等效電路，計(jì)算電壓放大倍數(shù)，輸入阻抗和輸出阻抗。
解：(1)直流通路如圖2-23’(a)
(2)畫(huà)出交流通路如圖2-23’（b)所示，利用交流通路畫(huà)出其微變等效電路如圖2-23’（c)所示：
2-12 何謂飽和失真？何謂截止失真？簡(jiǎn)述它們的產(chǎn)生原因和克服辦法。
答：當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)Q位置偏高，而輸入信號(hào)幅度又相對(duì)比較大時(shí)，將導(dǎo)致三極管工作點(diǎn)于部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)入飽和區(qū)，由此而引起的波形失真稱為飽和失真。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)Q位置偏低，而輸入信號(hào)幅度又相對(duì)比較大時(shí)．將導(dǎo)致三極管工作點(diǎn)于部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)入截止區(qū)，由此而引起的波形失真稱為截止失真。
為了消除飽和失真，應(yīng)適當(dāng)降低Q點(diǎn)，即減小。；為了消除截止失真，應(yīng)適當(dāng)提高Q點(diǎn)，即增加
；當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)飽和失真和截止失真時(shí)，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)提高電源電壓
或減小輸入電壓
的幅度來(lái)消除。
2-13 分壓式偏置電路是如何實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的？該電路中的發(fā)射極電阻起什么作用？
答：分壓式偏置電路如右圖所示，圖中，所以基極電位
由電源
和兩個(gè)偏置電阻
和
確定，而三極管自身參數(shù)變化引起的
變化，對(duì)
基本不起作用，若
時(shí)，
，
，當(dāng)
不變時(shí)，
也不隨三極管參數(shù)的變化而變化，可以認(rèn)為工作點(diǎn)與三極管參數(shù)無(wú)關(guān)，從而起到了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。
該電路中的發(fā)射極電阻的作用是將輸出回路電流變化的信號(hào)引回到輸入端，起到抑制輸出回路電流變化的作用，起到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用，稱為負(fù)反饋電阻。
2-14 電路如圖2-33所示，若已知，
，
，
，
，
，
。（1)確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗。
解：（1)畫(huà)出直流通路等效電路如圖2-33（a)：
（2)交流等效電路如圖2-33（b)所示
2-15 若已知圖2-33所示電路的輸入電壓來(lái)自內(nèi)阻為的信號(hào)源，信號(hào)源電動(dòng)勢(shì)為
，如題圖2-5所示。若電路的其它參數(shù)與題2-14相同，試計(jì)算該電路對(duì)
的放大倍數(shù)
，并分析電路輸入阻抗
的大小對(duì)
的影響。
解：對(duì)于信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大器的輸入電阻相當(dāng)于信號(hào)源的負(fù)載電阻，所以我們可以畫(huà)成題圖2-5’所示的等效電路
所以我們不難看出電路對(duì)有內(nèi)阻的信號(hào)源
的放大倍數(shù)
隨著信號(hào)源內(nèi)阻
的增加而減小。
2-16 測(cè)得某放大電路帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓為，空載時(shí)輸出電壓為
，已知負(fù)載
，試確定該電路的輸出阻抗。
解：將放大器等效成一個(gè)理想電壓源和內(nèi)阻
串連的形式，如右圖所示電路。由已知空載時(shí)輸出電壓
，可以知道等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)
，所以有
所以
可以解得電壓源的內(nèi)阻即放大器的輸出阻抗為：
。
2-17 增強(qiáng)型NMOS的柵源電壓和漏源電壓極性應(yīng)怎樣安排，管子才能有放大作用。
答：柵源電壓，漏源電壓
時(shí)，NMOS才有放大作用。各種場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)見(jiàn)下表：
2-18 增強(qiáng)型NMOS放大電路如圖2-42（b)所示，若已知，
，
，
，
，
，試計(jì)算該電路的電壓放大倍數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗。
解：畫(huà)出交流通路如圖2-42’(b)
輸出電壓
輸入電壓
同時(shí)
所以電壓放大倍數(shù)為
輸入阻抗為
輸出阻抗
（
很大)
2-19 圖2-42（b)所示電路的電壓放大倍數(shù)與低頻跨導(dǎo)成正比，而場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線顯示，
的大小實(shí)際與漏極電流
有關(guān)。若保持該電路其它參數(shù)不變，僅增加源極電阻
的數(shù)值，問(wèn)
將怎樣改變？
和電壓放大倍數(shù)又會(huì)怎樣改變？
答：低頻跨導(dǎo)
柵極電位
源極電位
柵源電壓
所以漏極電流
所以，根據(jù)上式，當(dāng)增大時(shí)，
將減小。
對(duì)于增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管，與
有如下的近似關(guān)系
，所以根據(jù)上式有低頻跨導(dǎo)
所以當(dāng)增大時(shí)，
將減小，低頻跨導(dǎo)
也將減小。
電壓放大倍數(shù)也將減小。
故實(shí)際中應(yīng)適當(dāng)減小的阻值，以利于放大倍數(shù)的提高。
2-20 兩級(jí)阻容耦合式放大電路如題圖2-6所示，已知，第一級(jí)的
，
，
，
，
，
，第二級(jí)的
，
，
，
，
，
，求各級(jí)電壓放大倍數(shù)
，
及總的電壓放大倍數(shù)
。
解：畫(huà)出其交流等效電路如題圖2-6’所示
基極電位
集電極電流（由于很小所以
)
第一級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為
第一級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為
總電壓放大倍數(shù)為
