第1章绪论
1.1 教学要求
本章是模拟电子技术课程教学的开篇，旨在让学生对这门课程的发展历程、课程内容、特点和学习方法进行了解，以唤醒学生的学习兴趣，激发学生的学习欲望。
1.2 基本概念
1. 信号及其分类
信号是携带信息的载体，可以分为模拟信号和数字信号两大类。模拟信号是指在时间上和幅度上均具有连续性的信号，从宏观上看，我们周围的大多数物理量都是时间连续、数值连续的变量，如压力、温度及转速等。这些变量通过相应的传感器都可转换为模拟信号。数字信号是指幅度随时间不连续变化的、离散的信号，如电报码和用电平的高与低表示的二值逻辑信号等。
2. 电子线路及其分类
用于产生、传输和处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，如放大电路、滤波电路、电压/电流变换电路等，典型设备有收音机、电视机、扩音机等；用于产生、传输和处理数字信号的电子电路称为数字电路，典型设备是电子计算机等。模拟电路和数字电路统称为电子线路。目前，模拟电路和数字电路的结合越来越广泛，在技术上正趋向于把模拟信号数字化，以获取更好的效果，如数码相机、数码电视机等。
3. 电子技术及其分类
电子技术是研究电子器件、电子电路和电子系统及其应用的科学技术，可分为模拟电子技术和数字电子技术。研究模拟电路的电子技术就是模拟电子技术，研究数字电路的电子技术就是数字电子技术。
4. 电子管
电子管就是一个特殊的灯泡，不过除灯丝以外，还有几个“极”，里面的灯丝与极都有连线与各自的管脚相连。最简单的电子管是二极管，它有两个极(阴极和阳极，有的灯丝还兼作阴极)，其中，阴极有发射电子的作用，阳极有接收电子的作用。二极管具有单向导电的特性，可用作整流和检波。在二极管的基础上增加一个栅极就成了电子三极管，栅极
能控制电流，栅极上很小的电流变化，都会引起阳极很大的电流变化，所以，电子三极管有放大作用。
5. 晶体管和集成电路
1) 晶体管
通俗地说，晶体管是半导体做的固体电子元件。像金、银、铜、铁等金属，它们导电性能好，叫做导体。木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体。导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，叫半导体。晶体管就是用半导体材料制成的，这类材料中最常见的便是锗和硅两种。晶体管的出现是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。
与电子管相比，晶体管具有诸多优越性：①晶体管的构件是没有消耗的；②晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一；③晶体管不需预热，一开机就工作；
④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动。
2) 集成电路
集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及连线，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，便成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体。
集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工用、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到了广泛的应用，同时在军事、通信、遥控等方面也得到了广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度可比晶体管提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。
1.3 学习方法指导
第1章属于综述类型，是本课程的开篇。在学习本章时，主要了解电子技术的作用、功能与发展阶段及各发展阶段的特点。
第1章FPGA及其硬件描述语言VHDL 第2章二极管及其电路
2.1 教学要求
半导体二极管是模拟电路的基本构件之一，在学习电子电路之前，必须对它的结构、工作原理、特性及其应用有充分的了解。本章教学要求如下。
(1) 理解半导体中两种载流子——电子和空穴的物理意义。理解N型和P型半导体的物理意义及PN结的形成机理。
(2) 熟练掌握PN结的单向导电性，理解PN结的伏安特性方程的物理意义。
(3) 掌握半导体二极管的特性及主要参数，熟练掌握半导体二极管的模型对基本应用电路的分析。
(4) 掌握稳压管的特性及主要参数，以及稳压管构成的稳压电路。
2.2 基本概念
1. 半导体的基本知识
半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。它的导电能力与温度、光照和掺杂浓度有关。
1) 本征半导体
硅(Si)和锗(Ge)是具有四个共价键结构的半导体材料，如图2.1所示。
纯净且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。在一定的温度下，本征半导体内最重要的物理现象是本征激发(又称热激发或产生)，如图2.2所示。本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴。温度越高，本征激发越强。
图2.1 本征硅或锗的晶体结构图2.2 本征激发产生自由电子空穴对
2) 杂质半导体
在本征硅(或锗)中掺入微量五价(或三价)元素后形成N型(或P型)杂质半导体。N型半导体如图2.3所示，P型半导体如图2.4所示。
图2.3 N型半导体图2.4 P 型半导体
N型(P型)半导体产生自由电子和杂质正离子对(空穴和杂质负离子对)。由于杂质电离，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴；而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。在常温下，多子>>少子。多子浓度和掺杂浓度有关，几乎等于杂质浓度，与温度无关；而少子浓度是温度的敏感函数。杂质半导体的电导率比本征半导体高很多。
3) 半导体中的两种电流
半导体中存在因内电场作用产生的少数载流子漂移电流(这与金属导电一致)，以及因载流子浓度差而产生的多数载流子扩散电流。
2. PN结的基本知识
1) PN结
在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN 结，如图2.5所示。
图2.5 PN结的形成
当浓度差引起的多子的扩散运动和内电场引起的少子的漂移运动达到动态平衡时，就形成了PN结。
第1章 FPGA 及其硬件描述语言VHDL
2) PN 结的单向导电性
PN 结加正向偏置时，能形成较大的正向电流，PN 结正向电阻很小；加反向偏置时，反向饱和电流很小，PN 结呈高阻这就是PN 结的单向导电性。
3. 半导体二极管
普通二极管内部就是一个PN 结，P 区引出正电极，N 区引出负电极。 1) 二极管的伏安特性
二极管的伏安特性方程为D T
D S (e
1)v V i I =-。在低频下，二极管具有单向导电特性，正偏
时导通；反偏时截止。S I 称为反向饱和电流。
2) 二极管的主要参数
二极管的主要参数有：最大整流电流；最大反向工作电压；反向电流R I (反向饱和电流S I )；最高工作频率。
4. 二极管电路的分析方法
二极管是一种非线性器件，可以采用图解法和等效模型分析法。 1) 图解法
把电路分成两个部分，一部分是由二极管组成的非线性电路，另一部分则是由电源、电阻等线性元件组成的线性部分。分别画出非线性部分(二极管)的伏安特性曲线和线性部分的特性曲线，两条特性曲线的交点即为电路的工作电压和电流。
2) 等效模型分析法
二极管的等效模型有四种：理想、恒压降、折线和微变等效模型。一般情况下，理想模型和恒压降模型用得较多。
5. 二极管的应用
二极管广泛用于整流电路(半波整流、全波整流、桥式整流)、限幅电路(顶部限幅、底部限幅、双向限幅)、开关(嵌位)电路以及通信电路(检波器、混频器)等中。
6. 特殊二极管及其应用
1) 稳压二极管
稳压二极管(简称稳压管)具有稳压作用，其稳压特性表现在反向击穿的状态下。稳压管反向击穿后的曲线越陡，则稳压性能越好。当稳压管工作在正向偏置或反向偏置但未到击穿值时，则其状况相当于普通二极管。稳压管的符号、伏安特性及反向击穿时的模式如图2.6所示。
稳压管的主要参数有：Z V ——稳压值；ZM I ——最大稳定电流值；Z r ——动态电阻，Z /r v i =??；Z P ——额定功耗，Z Z ZM P V I =?；α——温度系数。
2) 稳压管稳压电路
稳压二极管具有很陡的反向击穿特性，当反向电流有很大变化时，稳压管两端的电压几乎保持不变，利用该原理可设计稳压电路。稳压管的稳压功能是靠稳压管稳压特性和限流电阻的电压调节作用相互配合来实现的。
图2.6 稳压管的符号、伏安特性及反向击穿时的模型
2.3 重点难点分析
(1) 本征半导体是指完全纯净的、结构完整的半导体晶体。半导体中有两种载流子参与导电(这也是其与导体区别的一个重要特征)。自由电子与空穴的电量相等，极性相反，迁移方向相反。半导体中的载流子数目越多，导电电流就可能越大。半导体的一个重要特性就是其导电性能对温度很敏感。
本征半导体的导电能力很弱(载流子浓度低)，不能满足电子电路的要求。在本征半导体中掺入微量的不同价的其他元素(杂质)，可大大提高载流子的浓度，从而改善导电性能。
常在硅或锗半导体中掺入五价元素(磷、锑)形成N型半导体。N型半导体中：多子为电子；少子为空穴。提供电子的杂质元素称为“施主杂质”。在硅或锗半导体中掺入三价元素(硼、铟)形成P型半导体。P型半导体中：多子为空穴；少子为电子。提供空穴的杂质元素称为“受主杂质”。多数载流子的浓度决定于掺杂浓度，少数载流子的浓度与温度有关。
(2) PN结是构成各种半导体器件的基础。PN结的形成原理是：由于掺杂不同，P、N 间存在多子浓度的差异(P区的多子为空穴；N区的多子为电子)；浓度差引起多子的扩散运动，且其在交界处产生复合，留下由于晶格化而不能运动的正负离子(不参与导电)，称为空间电荷。空间电荷区平衡时，产生的电压一般为零点几伏，又称为“接触电位差”。扩散运动继续进行，空间电荷区加宽。同时空间电荷区产生内电场(方向为正离子区指向负离子区)，其作用是阻止扩散，而使少子产生漂移运动。最终达到动态平衡(这时电场力等于扩散力)，空间电荷区不再加宽。空间电荷区的几种称谓包括：耗尽层、阻挡层、势垒区。从半导体的导电角度来看，非空间电荷区呈现低电阻特性，而空间电荷区则具有阻止电流的作用，呈现高阻特性。空间电荷区越宽，电阻值越大，反之亦然。
PN结外加正向电压——正向偏置时，由于是多子导电，因而外加电压的微小变化将使电流有较大的变化。结果，扩散力大于电场力——由多子形成的扩散(正向)电流起主导地位，而少子形成的漂移电流可忽略不计，空间电荷区变窄，电阻变小。当外加负向电压——反向偏置时，电场力大于扩散力——由少子形成的漂移(反向)电流起主导地位，而多子形成的扩散电流可忽略不计，空间电荷区变宽，电阻变得很大。即PN结有单向导电特性(正偏导通，反偏截止)。
当PN结的外加电压进一步增加时，会产生反向击穿(电击穿)，有齐纳击穿和雪崩击穿
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两种。电击穿具有“自愈性”(可逆性)。对硅材料而言，一般来说，外加电压大于6V 时的击穿为雪崩击穿，呈正温度系数；小于4V 时的击穿为齐纳击穿，呈负温度系数；介于4V 和6V 之间时的温度系数很小。当反向电流过大，击穿的时间较长时，PN 结的物理结构会因温度过高而遭到破坏，这种情况称为热击穿。热击穿具有不可逆性，使用中应避免。
PN 结上同时存在势垒电容B C 和扩散电容D C ，正偏时D C 起主要作用，反偏时B C 起主要作用。低频时因D C 、B C 的数值很小、容抗很大，因而其作用可忽略。而高频时，其容抗较小，对电路将产生影响，使PN 结的单向导电性变差。
(3) 实际的二极管伏安特性与PN 结的理想伏安特性大体相同，但稍有区别，即正向偏置要经过一个门坎电压th V (也称为死区电压)才能开启二极管(这是因为正向偏置首先需要克服引线电阻及体电阻的存在)，如图2.7所示。在“死区”内，二极管呈现高阻，通常认为这时的二极管不导通。一般在定量计算时，仍可用PN 结的伏安方程来近似描述二极管。
图2.7 半导体二极管伏安特性
(4) 由于二极管具有单向导电性，所以在一般应用场合以及误差要求不高时，二极管在电路中的工作状态可分为“导通”或者“截止”。导通时管子呈现的电阻很小(理想情况下为零)，截止时管子呈现的电阻很大(理想情况下为无穷大)。
判断二极管在电路中的工作状态的常用方法是：先假设二极管断开，然后求断开两端的电压，若端电压大于等于其导通电压(门坎电压)，则管子导通，反之则截止。导通后的管压降通常取一个常值。(注意：门坎电压和管压降常值根据管子材料以及二极管等效模型的不同而不同。)
(5) 对二极管电路的分析可采用图解法和等效模型分析法。两种方法各有不同的特点，在不同的环境下应用效果也不同，使用中应根据条件合理选用，否则会影响分析。二极管的等效模型有四种，即理想模型、恒压降模型、折线模型和微变等效模型，如图 2.8～图2.11所示。一般，当电源电压远大于二极管的导通压降时，就可以利用理想模型来分析。如果考虑二极管的两端电压，则恒压降模型较好，它比理想模型更接近实际情况，因此应用比较广泛。一般在二极管电流大于1mA 时，恒压降模型的近似精度还是相当高的。如果二极管导通时的电压和正向电阻都不可忽略，应采用折线模型。这种模型可在信号变化较大时使用，更接近实际曲线，其近似程度比前两种模型都好。如果二极管在导通后只工作在某固定值Q 的小范围内，则可采用微变等效电路，微变等效模型只适用于小信号工作情况。一般情况下，理想模型和恒压降模型用得较多。
图2.8 理想模型 图2.9 恒压降模型 图2.10 折线模型 图2.11 微变等效模型
(6) 稳压管工作在反向击穿区时，可输出稳定的工作电压；当稳压管工作在正向偏置或反向偏置但反向电压未到击穿值时，则其状况相当于普通二极管。设计稳压管稳压电路时，要正确选取限流电阻，使稳压管在一定的负载条件下正常工作，如图2.12所示。
图2.12 稳压管稳压电路图
使输出电压不稳定的因素主要有两个，一个是V I 的变化，另一个是R L 的变化。根据稳压管的伏安特性曲线，O V 的微小变化将会使流过稳压管的电流发生剧烈的变化，这时即可通过限流电阻两端电压的变化来补偿输入电压或负载的变化，从而达到稳定输出电压的目的。
在工作中，当V I 和R L 变化时，为了保证稳压管正常稳压，必须保证稳压管电流I Z 在I ZMIN ～I ZM 的范围内。因此，必须合理选择限流电阻R 。
通过计算，限流电阻的取值范围为
IMIN
Z IMAX Z
OMIN ZM OMAX ZMIN V V V V R I I I I --++≤≤ R 值选得小一些，电阻上的损耗就会小一些；R 值选得大一些，电路的稳压性能就好
一些。
2.4 学习方法指导
本章的重点是二极管与稳压管的伏安特性、基本电路及其分析方法。本征半导体、杂质半导体和PN 结等相关知识是学习二极管和稳压管的基础。
在了解了半导体(本征、杂质)的基本机理后，充分掌握PN 结是由多子的扩散运动和少
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子的漂移运动两者共同形成的，是一种动态平衡。PN结具有单向导电性，二极管的工作原理主要是基于PN结的单向导电性。对于二极管电路的分析，通常采用等效模型分析法，其关键在于正确判断电路中二极管的工作状态，在外加电压远大于导通电压时，采用理想或恒压降模型进行等效。判断电路中的二极管处于导通状态还是截止状态时，应掌握以下两种基本方法。
(1) 断开二极管，设定参考零电位点，分析电路断开点的开路电压。如果该电压能使二极管正偏，且大于二极管的死区电压，二极管导通；否则二极管截止。
(2) 如果电路中有多个二极管，可先利用方法(1)分别判断各个二极管两端的开路电压，开路电压高的二极管优先导通；当此二极管导通后，再根据电路的约束条件，判断其他二极管的工作状态。
对于稳压管应知道其工作于反向击穿区，有稳定的输出电压，以及稳压管稳压电路中限流电阻的选择方法。
2.5 典型例题分析
【例2.1】在室温(300K)条件下，若二极管的反向饱和电流为1nA，问它的正向电流为0.5mA时的外加电压是多少？
解：二极管的伏安特性方程为
D
T
D S
(e1)
v
V
i I
=-，其中V T=26mV，将已知参数带入方程，
可得
故
D
390.026
D
0.510110e1
0.34V
v
v
--
???=?-
?
??≈
【例2.2】已知二极管电路如图2.13所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并确定二极管的输出电压
O
V。设二极管为理想二极管。
图2.13 例2.2的电路图
解：判断二极管在电路中的工作状态的常用方法是：先假设二极管断开，然后求断开两端的电压，若两端电压大于等于其导通电压(门坎电压)，则管子导通，反之则截止。导通后的管压降通常取一个常值(即采用理想模型或恒压降模型)。在用上述方法判断的过程中，如果电路中出现多个二极管，则分析时要用到“优先导通”和“箝位”的概念。对于含有多个二极管的电路，首先求出假设各二极管均断开时的阳极和阴极电位；再比较各二
极管阳极对阴极的电位差，电位差为正且较高的二极管优先导通(即其他二极管来不及导通时，它已导通)，然后再决定其他二极管的状态，如果阳极对阴极电位为负值，则二极管截止；最后计算各处电压、电流。
在图2.13(a)所示的电路中，只有一个二极管，假设其断开，回路中没有电流存在；那么二极管VD 两端承受的电压为10V 5V 5V -=。二极管接入后处于正向偏置，故二极管工作在导通状态，O 5V V =-。
在图2.13(b)所示的电路中，有多个二极管，首先将1VD 和2VD 断开，得到两个管子承受的电压分别是：1VD 为9V ；2VD 为9V (6V)15V --=；二极管2VD 承受的正向电压高于1VD 的正向电压，所以2VD 优先导通；由于2VD 优先导通，所以2VD 的阳极箝位于6V -，此时1VD 因承受反向电压而反向截止。故O 6V V =-。
【例2.3】 假设在图2.14中，二极管是理想的，试画出在i 5sin()v ωt =V 作用下的o v 波形。
图2.14 例2.3的电路图
解：图2.14所示的电路为二极管双向限幅电路，分析该题的关键是判断二极管的工作状态。
在i v 的正半周，当i 1v V >时，1VD 的阳极电位高于阴极电位，1VD 导通，此时o v 被限定为1V ；在i v 的负半周，当i 2v V >时，2VD 的阳极电位高于阴极电位，2VD 导通，o v 此时被限定为2V ；在i v 的其他时间间隔内，1VD 和2VD 均因被施加反向电压而截止，所以o v 的波形始终与i v 的波形相同。
【例2.4】 电路如图2.15所示，二极管为硅管，输入信号i CC 10sin()mV 10V v ωt V ==，，电容器C 对交流信号的容抗可忽略不计，试计算输出电压o v 的交流分量。
图2.15 例2.4的电路图
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解：当二极管电路中同时存在较大的直流电源和微变的交流信号时，应该先假设交流信号为零，采用二极管的恒压降模型计算出流过二极管的直流电路，然后再利用二极管的微变等效模型分析计算其交流分量，即先做直流分析再做交流分析。
当交流信号为0，电容器C 开路时，流过二极管的直流电流为
D 3
100.7A 1.82mA 5.110I -=≈?
此时，可估算出二极管的动态电阻为
d D 26mV 2614.31.82r I ==Ω≈Ω
在进行交流分析时，令直流电源和电容器短路，二极管可用交流等效电阻代替。电路
等效为如图2.16所示的电路，由图2.16可求出输出电压的交流分量为
o i 14.3 3.6sin()mV 14.325
v v ωt ≈≈+
图2.16 图2.15的交流等效电路图
【例2.5】 电路如图2.17所示，若稳压管的稳定电压为12V ，最大稳定电流为20mA ，输入电压为30V ，限流电阻为1.5k Ω，负载电阻为2k Ω，试求：(1)流过稳压管的电流；(2)负载开路时，流过稳压管的电流；(3)输入电压由30V 变化到35V 时，流过稳压管的电流。
图2.17 例2.5的电路图
解：此电路为并联稳压电路。
(1) 当输入电压为30V 时，因为输入电压在限流电阻和负载电阻之间分压，可得负载电阻上的电压为30×(2/(2+1.5))≈17V ，大于稳压管稳定工作电压12V ，所以稳压管可以正常工作为反向击穿区，输出稳定的电压，有
O Z 12V V V ==
O 12V/2k 6mA I =Ω=
R I O ()/(3012)V/1.5k 12mA I V V R =-=-Ω=
Z R O 6mA I I I =-=
(2) 如果负载开路，流过稳压管的电流即为限流电阻上的电流，Z 12mA I 为。
(3) 如果输入电压由30V 变化到35V ，有
O Z 12V V V ==
O 12V/2k 6mA I =Ω=
R I O ()/(3512)V/1.5k 15.3mA I V V R =-=-Ω=
流过稳压管的电流为Z R O 9.3mA I I I =-=
【例2.6】 已知两只硅稳压管Z1Z2D D 和的稳压值分别为5V 和10V ，请求出图2.18中几种连接电路的端电压。已知稳压管的正向压降为0.7V 。
图2.18 例2.6的电路图
解：图2.18所示的4个电路图为稳压管的串联和并联电路。
图2.18(a)中，输入电压大于1.4V ，两个稳压管均处于正向导通状态，有
O1Z1Z20.7V 0.7V 1.4V V V V =+=+= 图2.18(b)中，输入电压大于20V ，即两个稳压管均反向击穿，有
O2Z1Z210V 5V 15V V V V =+=+=
图2.18(c)中，两只稳压管并联，Z1Z2V V <，所以在Z1D 反向击穿后，Z1Z25V D V =，截止，所以O35V V =。
图2.18(d)中，两只稳压管并联，Z2D 正向导通后，Z1D 截止，所以O40.7V V =。
2.6 习 题 详 解
1．在T =300K 时，某硅管和锗管的反向饱和电流分别是0.05A μ和10A μ。两管按图2.19所示的方式串联，且回路中电流为1mA 。试用二极管伏安特性方程估算两管的端电压。
解：两管已充分导通，故伏安关系为D T
D S (e 1)v V i I =-，由此
可得
D
D T S
ln
i v V I ≈，T 26mV V ≈(T =300K) Ge T 1000
ln
0.1197V 10V V == Si T 1000
ln 0.2575V 0.05
V V ==
图2.19 习题1的电路图
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2．在T =300K 时，对于某二极管，利用PN 结伏安方程作以下估算。
(1) 若反向饱和电流S 0.01A I =μ，求正向电压为0.1V 、0.2V 和0.3V 时的电流。 (2) 当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？
(3) 若正反向电压均为0.05V ，求正向电流与反向电流比值的绝对值。 解：(1) V =0.1V 时，0.10.026
10.01(e 1)A 0.458A I =-μ=μ
V =0.2V 时，0.20.02620.01(e 1)A 21.9A I =-μ=μ V =0.3V 时，0.30.026
30.01(e
1)A 1.026mA I =-μ=
(2) 按题意，有0.026
S S 0.9(e 1)V I I -=- 解得(0.026ln0.1)V 0.06V V =?=- (3) 0.050.0260.050.026e 1 6.84e 1
I I -+--==- 3．写出如图2.20所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压V D 为0.7V 。
图2.20 习题3的电路图
解：先假设图中所有二极管均断开，分别求解二极管两端的承受压降。 (1) 因为二极管两端压降为2V ，二极管正向导通，V O1=2-0.7=1.3V 。 (2) 因为二极管两端压降为-2V ，二极管反向截止，V O2=0V 。
(3) 因为二极管两端压降为4V ，二极管正向导通，V O3=0.7-2V=-1.3V 。 (4) 因为二极管两端压降为-4V ，二极管反向截止，V O4=2V 。
(5) 因为二极管两端压降为4V ，二极管正向导通，V O5=-0.7+2=1.3V 。 (6) 因为二极管两端压降为-4V ，二极管反向截止，V O6=-2V 。
4．试分析图2.21所示的电路中的二极管VD 的状态(导通还是截止)。 解：去掉二极管，以接地点(设为O )为参考点，则
AO 25
1010 3.5182255
V =?+?=++(V)
BO 10
15114010
V =?=+(V)
因为BO AO V V <，所以二极管反偏截止。
5．试判断图2.22所示的电路中的二极管VD 1和VD 2是导通状态还是截止状态。设二极管的正向导通压降为0.7V 。
解：首先将VD 1和VD 2断开，求得两管将承受的电压值分别为：VD 1管OA 12V V =；VD 2管BA 12V 5V 7V V =-=。因为VD 1两端承受的正向压降大，所以VD 1导通，又因为VD 1导通，所以A 点电位被箝位于-0.7V ，故BA 5V (0.7V) 4.3V V =---=-，使VD 2截止。
结论：VD 1导通，VD 2截止。
图2.21 习题4的电路图 图2.22 习题5的电路图
6．电路如图2.23所示，二极管导通电压V D =0.7V ，常温下V T ≈26mV ；电容C 对交流信号可视为短路；v i 为正弦波，有效值为10mV 。试问二极管中流过的交流电流有效值为多少
?
图2.23 习题6的电路图
解：二极管的直流电流D D ()/ 2.41mA I V V R =-≈ 其动态电阻d T D /26mV/2.41mA 11r V I ==≈Ω 故动态电流有效值D i d /1mA i v r =≈
7．电路如图2.24所示，假设二极管是理想开关，试画出图示并联型双向限幅器的输出电压o v 的波形。图中i v 是振幅为12V 的正弦电压。并试总结要使o v 的上限幅电压为MAX V 和下限幅电压为MIN V 的电路的构成原则以及对输入电压的要求。
解：(1)因为VD 1支路上的VD 1有6V 反偏，所以，i 6V v <时，VD 1不导通。
因为VD 2支路上的VD 2有6V 反偏，所以，i 6V v >-时，VD 2不导通。
因此，i 6V 6V v -<<时，VD 1、VD 2均不导通，此时，o i v v =。
图2.24 习题7的电路图
第1章 FPGA 及其硬件描述语言VHDL
当i 6V v >时，VD 1导通，o 6V v =。 当i 6V v <-时，VD 2导通，o 6V v =-。 o v 的波形如图2.25所示。
(2) 电路构成原则。
要求MAX MIN V V >，两电压均可正负。 对i v 的要求为iMAX iMAX V V >，IMIN MIN V V <。 8．电路如图2.26(a)所示，其输入电压v I1和v I2的波形如图2.26(b)所示，二极管导通电压V D 为0.7V 。试画出输出电压O v 的波形，并标出幅值。
图2.26 习题8的电路图和输入波形图
解：O v 的波形如图2.27所示。
9．在图2.28所示的电路中，i v 是振幅为10V 的低频正弦电压，二极管视为恒压降器件(正向导通电压为0.7V)。试画出o v 的波形。
图2.27 习题8的解图 图2.28 习题9的电路图
方法一：因为二极管在回路中有2V 正偏，且其导通电压为0.7V ，所以，当i 1.3v >-V 时，VD 导通，o i i 0.72 1.3v v v =-++=+；当i 1.3v <-V 时，VD 截止，o 0v =。
方法二：AB i 2v v =+，AB 0.7v >V 时，VD 导通，o AB 0.7v v =-。AB 0.7v 图2.25 习题7的解图 o v 的波形如图2.29所示。 10．由稳压管2DW12D 构成的稳压电路如图2.30所示。已知2DW12D 的参数为：Z 9V V =，ZMIN 2I =mA ，ZMAX 250P =mW 。输入直流电压I V 的变化范围为12～15V ，负载电阻L 1R =Ω。试正确选取限流电阻R 的值，并要求L R 开路时不会烧管。 解：当I 12V V =且接上负载时，Z I 应不小于2mA ，即 1299129 2129 R R --->< +， 所以0.273k R <Ω。 当I 15V V =且L R 开路时，Z D 管耗最大。此时，管耗应小于250mW ，即 ZMAX ZMAX Z 159 27.78mA 27.78P I V R <=<-， 所以159 0.216k 27.78 R >=Ω-。 因此，应选取216273R Ω<<Ω，例如R 可取240Ω。 图2.29 习题9的解图 图2.30 习题10的电路图 11．在图2.31所示的电路中，低频正弦电压i 15sin(ω)v t =V ，Si 稳压管Z 8V =V 。试画出稳压管两端的电压o v 的波形。 解：i Z 8v V >=V 时，Z D 击穿，o 8V v =。 i ON 0.7v V <-=-V 时，Z D 导通，o 0.7V v =-。 ON i Z V v V -<<时，Z D 截止，o i v v =。 o v 的波形图如图2.32所示。 图2.31 习题11的电路图 图2.32 习题11的解图 第1章 FPGA 及其硬件描述语言VHDL 12．分析图2.33所示的二极管箝位电路，画出输出电压o v 的近似波形。图中i v 是振幅为5V 的正弦电压。试总结要使o v 的底部电压箝位于MIN V 和顶部电压箝位于MAX V 的原则以及对输入电压的要求，设二极管为理想。 解：因为二极管VD 上有3V 反偏，故当i 3v >V 后，VD 导通，C 被快充电至(i v 峰值时)2V 。之后C 2v =V ，使i v 波形下降2V ，即o v 顶部被箝位在3V 。o v 波形如图2.34所示。 图2.33 习题12的电路图 图2.34 习题12的解图 该电路属于顶部箝位电路，MAX V 可正可负。将VD 反向则为底部箝位电路，MIN V 可正可负。 对i v 的要求： iMAX MAX V V >，iMIN MIN V V <。 13．图2.35所示为串联型二极管双向限幅电路。假设VD 1和VD 2为理想开关，试画出O v 对I v 的电压关系曲线。 解：状态1：VD 1、VD 2均截止。此时B 10v =V ，C 40v =V 。因为C B v v >，所以VD 2不能截止，故此状态不存在。 状态2：VD 1导通，VD 2截止。此时C 40V v =，但要求B 40v >V ，所以I 40v >V 。 状态3：VD 1截止，VD 2导通。此时()O 4010100 V 2050100 v -?==+V C B v v ==， 但要求I B v v <，所以I 20v 状态4：VD 1、VD 2均导通。由状态2和状态3可知，I 2040v < 由上述分析可画出O v 对I v 的关系曲线如图2.36所示。 图2.35 习题13的电路图 图2.36 习题13的解图 14．硅稳压管2CW15的Z 8V =V ，2CW17的Z 10V =V ，正向导通电压为0.7V 。试问： (1) 若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ (2) 若将它们并联相接，又可得到几种稳压值？各为多少？ 解：(1) 两只稳压管串联时可得18V 、8.7V 、10.7V 和1.4V 四种稳压值，如图2.37所示。 (2) 两只稳压管并联时可得0.7V 和8V 两种稳压值，如图2.38所示。 图2.37 习题14(1)的解图 图2.38 习题14(2)的解图 15．在图2.39(a)所示电路中，稳压管D Z1和D Z2的稳压值分别为Z15V =V ，Z27V =V ，正向压降为0.7V ，输入电压v I 的波形如图2.39(b)所示，试画出v O 的波形。 图2.39 习题15的电路及波形图 第1章 FPGA 及其硬件描述语言VHDL 解：当I 010v < 当I 10v >V 时，R 上分压所得电压大于5V ，使D Z1反向击穿，O v 箝位在5V ，D Z1仍是反向截止；同理当I 1.40v -<<时，R I |||2|0.7v v = O v 的波形如图2.40所示。 16．在图2.41所示的电路中，发光二极管导通电压V D ＝1.8V ，正向电流在5～15mA 时才能正常工作。试问：(1)开关S 在什么位置时发光二极管才能发光？(2)R 的取值范围是多少？ 解：(1) 发光二极管正向导通时，才发光，所以S 应闭合。 (2) R 的范围为 MIN D DMAX MAX D DMIN ()/213()/640R V V I R V V I =-≈Ω =-≈Ω 图2.40 习题15的解图 图2.41 习题16的电路图 一、选择题：（共10题，每题1分。合计10分） 第一章： 1.PN 结加正向电压时，空间电荷区将（ ）。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 2.PN 结加反向电压时，空间电荷区将（ ）。 A. 变宽 B. 变窄 C. 基本不变 3.在本征半导体中加入（ ）元素可形成P 型半导体。 A. 五价 B. 四价 C. 三价 4.当温度升高时，二极管的反向饱和电流将（ ）。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 5.当温度升高时，二极管的正向特性曲线将（ ）。 A. 不变 B. 左移 C. 右移 6.稳压管的稳压区是其工作在（ ）区。 A. 正向导通 B. 反向截止 C. 反向击穿 第二章： 1. 对于直接耦合基本放大电路，（ ）的输入电压与输出电压反相。 A. 共射电路 B. 共集接法 C. 共基接法 2. 对于直接耦合放大电路，（ ）的输入电压和输出电压同相。 A. 共射电路 B. 共集电路 C. 共源电路 3. 以下基本放大电路中，（ ）电路不具有电压放大能力。 A. 共射 B.共集 C. 共基 4. 工作在放大区的某三极管，如果当C I 从1mA 变为1.9mA ，E I 从1.01mA 变为1.92mA ，那么它的 约为（ ）。 A. 1 B. 86 C. 90 5. 对于n 沟道增强型MOS 管，只能满足（ ），管子才能工作在恒流区。 A. DS u > GS u -)(th GS U B. DS u 第一章 半导体基础知识 自测题 一、（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× 二、（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C 三、U O1≈1.3V U O2＝0 U O3≈－1.3V U O4≈2V U O5≈2.3V U O6≈－2V 四、U O1＝6V U O2＝5V 五、根据P CM ＝200mW 可得：U CE ＝40V 时I C ＝5mA ，U CE ＝30V 时I C ≈6.67mA ，U CE ＝20V 时I C ＝10mA ，U CE ＝10V 时I C ＝20mA ，将改点连接成曲线，即为临界过损耗线。图略。 六、1、 V 2V mA 6.2 A μ26V C C CC CE B C b BE BB B =-====-= R I U I I R U I β U O ＝U CE ＝2V 。 2、临界饱和时U CES ＝U BE ＝0.7V ，所以 Ω ≈-= == =-= k 4.45V μA 6.28mA 86.2V B BE BB b C B c CES CC C I U R I I R U I β 七、T 1：恒流区；T 2：夹断区；T 3：可变电阻区。 习题 1.1（1）A C （2）A （3）C （4）A 1.2不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.3V 时管子会因电流过大而烧坏。 1.3 u i 和u o 的波形如图所示。 t t u u O O i o /V /V 1010 1.4 u i 和u o 的波形如图所示。 1.5 u o 1.6 I D ＝（V －U D ）/R ＝ 2.6mA ，r D ≈U T /I D ＝10Ω，I d ＝U i /r D ≈1mA 。 1.7 （1）两只稳压管串联时可得1.4V 、6.7V 、8.7V 和14V 等四种稳压值。 （2）两只稳压管并联时可得0.7V 和6V 等两种稳压值。 1.8 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA ，R ＝U Z /I DZ ＝0.24～1.2k Ω。 1.9 （1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流为4mA ，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 V 33.3I L L O ≈?+= U R R R U 当U I ＝15V 时，由于上述同样的原因，U O ＝5V 。 当U I ＝35V 时，U O ＝U Z ＝5V 。 （2）=-=R U U I )(Z I D Z 29mA ＞I ZM ＝25mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 （1）S 闭合。 （2）。，Ω=-=Ω≈-=700)V (233)V (Dm in D m ax Dm ax D m in I U R I U R t t 第一章常用半导体器件 自测题 一、判断下列说法是否正确，用“V”和“X”表示判断结果填入空内。 (1)在N型半导体中掺入足够量的三价元素，可将其改为P型半导体。() (2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。( ) (3)PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。( ) (4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。( ) (5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其Rs大的特点。() (6)若耗尽型N沟道MOS管的U Gs大于零，则其输入电阻会明显变小。() 解：(1) V (2) X (3) V (4) X (5) V (6) X 二、选择正确答案填入空内。 (1) ____________________________________ PN结加正向电压时， 空间电荷区将______________________________ 。 A.变窄 B.基本不变 C.变 宽 (2) _______________________________________________ 设二极管 的端电压为U,则二极管的电流方程是______________________ 。 A. I s e U B. Is^^ C. I s(e UU T-1) (3)稳压管的稳压区是其工作在________ 。 A.正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 (4)_____________________________________________________ 当晶 体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为_______________ 。 第1章习题 1-1 判断题 1．电荷的定向移动形成电流。（√） 2．直流电路中，电流总是从高电位流向低电位。（√） 3．电阻的体积越大，其额定的耗散功率越大。（√） 4．电阻的额定功率越大，它消耗的电能就越大。（×） 5．电阻串联时，各电阻上消耗的功率与其电阻的阻值成反比。（×） 6．电流表必须串联在电路中应用，而电压表则必须并联在电路中应用。（√） 7．在选择电器时，电器的额定电压一定要等于电源的额定电压。（√）8．额定功率越大的电器，其消耗的电能一定多。（×） 9．电压源和电流源是同一电源的两种不同的等效模型。（√） 10．电容器和电阻器虽然结构不同，其实是同一类型的电气元件。（×）11．电容器并联总电容量增加；电容器串联总电容量减小。（√） 12．对于同一个电容器，两端的电压越高其储存的电场能量越小。（√）1-2 计算题 1 一直流电流流过导体，已知在1min内通过导体横截面的电荷量为6000C，问该电流有多大？如果在1s内通过导体横截面的电荷量为6000C，问该电流有多大？ 解：根据I=Q/t, 有 （1）I=6000C/60s=100A （2）I=6000C/1s=6000A 2 试在图1-30中标出电流、电动势、电压的实际方向，并问通过电流表A1和A2的电流是否相等？B、C、D各点的电位谁高谁低？ 图1-30 题2图 解：因为A1、A2是串联关系，流过的电流相等；电位的排序为：B＞C＞D 3 有两条长度为1km 、截面积为2mm 2的导线，一条是铝线，一条是铜线，这两条导线在常温下的电阻各为多少？要想使铝导线的电阻与铜导线的电阻相同，铝导线的截面积应增加为多大？ 解： （1）铝导线常温下的电阻： =???==--6 3610210100283.0S l R 铝铝ρ14.15Ω （2）铜导线常温下的电阻： =???==--63610 210100175.0S l R 铜铜ρ8.75Ω （3）铝导线的电阻与铜导线的电阻相同时铝导线的截面积为： 26 36m m 23.31073.810100283.0=???=--铝S 4 有两只灯泡，额定功率都为40W ，一只额定电压为36V ，另一只额定电压为12V ，两只灯泡工作时的电阻各为多少？如果将两只灯泡串联后接于48V 的电源上，哪只灯泡的电压超过了额定电压？将会有什么现象发生？ 解： （1）工作电压为36V R =U 2/P =32.4Ω （2）工作电压为12V R =U 2/P =3.8Ω （3）串联接于48V 电源上 两电阻之和为R =32.4+3.8=36.2Ω 根据串联电阻分压公式有 2.434836 4.3211=?==U R R U V U 2=48-43.2=4.8V 额定电压为36V 的灯泡过压，灯丝会烧断。 5．计算下列灯泡的电阻及额定电压下的电流，并加以比较，澄清诸如“电 一、填空题 1、P 型半导体又称为_____型半导体，它由本征半导体掺入_____价元素形成，其 多数载流子是__________，少数载流子是__________。当PN 结外加正向电压时，扩 散电流 漂移电流，耗尽层 。 2、三种基本组态的放大电路中，输入和输出相位相反的是____________，输入和 输出相位相同的是____________。 3、场效应管与双极晶体管比较，____________为电压控制器件，____________为电 流控制器件，____________的输入电阻高。 4、在分析含有负反馈的集成运放电路时，常用的两个基本且重要的概念是： 和 。 5、放大电路中静态工作点的设置非常重要，如果Q 点设置过低，将会引起 失真，其输出电压的波形 半周被部分削平。 6、直流稳压电源由 、 、 及 组成。 7、并联稳压电路中，稳压二极管需要串入 才能正常进行工作。 二、选择题 1、杂质半导体的少数载流子浓度取决于（ ） A 、掺杂浓度 B 、工艺 C 、温度 D 、晶体缺陷 2、测得某放大电路中BJT 的三个电极A 、B 、C 的各级电位为 V V V V V V C B A 2.6,6,9-=-=-= 则可以判断出 （ ） A ． A 是基极， B 是发射极， C 是集电极，是NPN 管 B．A是集电极，B是基极，C是发射极，是PNP管 C．A是集电极，B是发射极，C是基极，是PNP管 D．A是发射极，B是集电极，C是基极，是NPN管 3、P沟道增强型场效应管处于放大状态时要求（） A、UGS＞0，UDS＞0 B、UGS＜0，UDS＜0 C、UGS＞0，UDS＜0 D、UGS＜0，UDS＞0 4、某仪表的放大电路，要求Ri很大，输出电流稳定，则应采用（）形式来达到性能要求。 A、电流串联负反馈 B、电压并联负反馈 C、电流并联负反馈 D、电压串联负反馈 5、在长尾式差分放大电路中，电阻Re的作用是：（） A、提高Ri B、提高Avd C、提高K CMR D、提高Avc 6、差分放大电路的输出由双端输出改为由单端输出时，其K CMR将会（）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确定 7、乙类功率放大电路可以达到的最大效率是多少？（） A、100% B、78.5% C、50% D、20% 8、某单管共射基本放大电路，因晶体管损坏，采用β值为原来2倍的晶体管替换；问该放大电路的电压增益如何变化？（） A、增大为原来的2倍 B、降低为原来的一半 《模拟电子技术》复习题一 一、填空题 1、在N型半导体中，多数载流子是；在P型半导体中，多数载流子是。 2、场效应管从结构上分为结型和两大类，它属于控制性器件。 3、为了使高阻信号源与低阻负载能很好地配合，可以在信号源与负载之间接入（共射、共集、共基）组态放大电路。 4、在多级放大器中，中间某一级的电阻是上一级的负载。 5、集成运放应用电路如果工作在线性放大状态，一般要引入____________。 6、根据下图中各三极管的电位，判断它们所处的状态分别为_________、_________、_________。 7、正弦波振荡电路通常由，，和 四部分组成。 二、选择题 1、利用二极管的（）组成整流电路。 A 正向特性 B 单向导电性C反向击穿特性 2、P型半导体是在本征半导体中加入（）后形成的杂质半导体。 A空穴B三价元素硼C五价元素锑 3、场效应管的漏极特性曲线如图2-3所示，其类型为( )场效应管。 A P沟道增强型MOS型 B P沟道耗尽型MOS型 C N沟道增强型MOS型 D N沟道耗尽型MOS型 E N沟道结型 F P沟道结型 + + +++ + ------Rb1 Rb2Re1Re2 Rc RL C1Ce C1C2L 15V 8V Re1 Re2 Ucc Ucc C2 Ugs+10-1-2 id Ubs us Rs R R R R R R R R 2R 2R 2R Uo1Uo2Uo3Uo4+-Uo +1 +2+4A1A2A3 A4图2-1 图2-2 图2-3 图2-6 图2-4 图2-5图3-1 + + ++++ ------D2R Rb1 Rb2Re1 Re2 Rc RL C1 Ce C1 C2 L 15V 8V B=50 Ui Rf Re1 Re2 Ucc Ucc C2 Ugs+10-1 -2 id Ubs us Rs R R R R R R R R 2R 2R 2R Uo1Uo2Uo3Uo4+-Uo +1+2+4A1A2A3 A4图2-1 图2-2 图2-3图2-6 图2-4图2-5图3-1 图2－10 4、有一晶体管接在放大电路中，今测得它的各极对地电位分别为V 1＝-4Ｖ，V 2＝-1.2Ｖ，V 3＝-1.4Ｖ，试判别管子的三个管脚分别是（ ）。 A 1：ｅ、2：ｂ、3：ｃ B 1：ｃ、2：e 、3：ｂ C 1：ｃ、2：ｂ、3：ｅ D 其它情况 5、集成运放中间级的作用是（ ）。 A 提高共模抑制比 B 提高输入电阻 C 提高放大倍数 D 提供过载保护 6、根据相位平衡条件，判断图2-6所示振荡电路中（ ）发生振荡。 A 可能 B 不能 7、差模信号电压是两个输入信号电压（ ）的值。 A 差 B 和 C 算术平均 8、在单相桥式整流电容滤波电路中，已知变压器二次电压有效值U 2＝24V ，设二极管为理想二极管，用直流电压表测得R L 的电压值约为21.6V ，问电路的现象是( )。 A 正常工作情况 B R L 开路 C C 开路 D 一个二极管和C 开路 E 一个二极管开路 F 其它情况 9、某仪表放大电路，要求输入电阻大，输出电流稳定，应选（ ）负反馈。 A 电压串联 B 电压并联 C 电流串联 D 电流并联 10、设图2-10所示电路中二极管D1、D2为理想二极管，判断它们是导通还是截止？（ ） A D1导通，D2导通 B D1导通，D2截止 C D1截止，D2导通 D D1截止，D2截止 三、判断题 （ ）1、温度升高后，本征半导体中自由电子和空穴数目都增多，且增量相同。 （ ）2、结型场效应管通常采用两种偏置方式，即（源极）自给偏压式和栅极分压与源极自偏相结合的偏置方式。 （ ）3、共集电极电路没有电压和电流放大作用。 （ ）4、用电流源代替R e 后电路的差模倍数增加。 （ ）5、集成运放内部第一级是差分放大电路，因此它有两个输入端。 （ ）6、只有两个晶体管的类型相同（都为NPN 管或都为PNP 管时）才能组成复合管。 （ ）7、RC 桥式振荡电路只要R ｆ≤2R １就能产生自激振荡。 （ ）8、一个理想的差分放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。 （ ）9、电压负反馈可以稳定输出电压。 （ ）10、直流电源是一种电能形式转换电路，将交流电变为直流电。 四、分析题 电路如图所示： 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 《电子技术基础》题库 适用班级：2012级电钳3、4、5、6班 备注：本学期进行到第七章；第一、二、三章是重点内容，要求掌握；第四、八章没有涉及。 一、填空题： 第一章半导体二极管 Q、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为导体，半导体和绝缘体三类。 A2、导电性能介于导体和绝缘体之间物质是半导体。 Q3、半导体具有热敏特性、光敏特性、参杂的特性。 虫、PN结正偏时，P区接电源的正极，N极接电源的负极。 ?、PN结具有单向导电特性。 @、二极管的P区引出端叫正极或阳极,N区的引出端叫负极或阴极。 △7、按二极管所用的材料不同，可分为硅二极管和锗二极管两类; 食、按二极管用途不同，可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极 管、发光二极管、光电二极管和变容二极管。 ★9、二极管的正向接法是二极管正极接电源的正极，负极接电源的负极：反响接法相反。Q0、硅二极管导通时的正向管压降约0.7V，锗二极管导通时的管压降约0.3V。 △11、使用二极管时，应考虑的主要参数是最大整流电流、最高反向电压和反向电流。 ★12、发光二极管将电信号转换为光信号。 ★13、变容二极管在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动 调节本机震荡频率。 只供学习与交流 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 ★14、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为零。 第二章半导体三极管及其放大电路 05、三极管是电流控制元件。 06、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结正偏丿电结反偏。 ★17、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic变大，发射结压降变小。 △18、三极管处在放大区时，其集电结电压小于零，发射结电压大于零。★19、三极管的发射区杂质浓度很高，而基区很薄。 △20、三极管实现放大作用的内部条件是：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小. △21、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12讥增大到22讥时，I c从1mA变为2mA，那么它的B约为100 。 OL2、三极管的三个工作区域分别是饱和区、放大区和截止区。 ★23、发射结…正向…偏置，集电结正向偏置，贝U三极管处于饱和状态。 ★24、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙类）类互补功率放大器。 ★25、OCL电路是（双）电源互补功率放大电路； ★26、0TL电路是（单）电源互补功率放大电路。 ★27、共集电极电路电压放大倍数（1），输入电阻（大），输出电阻（小），常用在 输入级，输出级或缓冲级。 第三章集成运算放大器及其应用 &8、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为____ 。△29、差分放大电路能够抑制零点漂移。 只供学习与交流 模拟电子技术基础期末考试试题（B ） 姓名 班级 学号 计分 1．电路如图P1.4所示，已知u i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压U D ＝0.7V 。试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。 （5分） 2. 设图中A 为理想运放，请求出各电路的输出电压值。(12分) U 01 = U 02 = U 03 = U 04 = U 05 = U 06 = 3. 电路如图所示，设满足深度负反馈条件。 1．试判断级间反馈的极性和组态； 2．试求其闭环电压放大倍数A uf 。 （10分） (1) (2) 10 k Ω (3) 20 k Ω 2(5) 2 o5 (6) 2 20 k Ω 4. 试用相位平衡条件判断图示两个电路是否有可能产生正弦波振荡。如可能振荡，指出该振荡电路属于什么类型(如变压器反馈式、电感三点式、电容三点式等)，并估算其振荡频率。已知这两个电路中的L=0，C 1，C 2=F 。(8分) 5. 在图示电路中，设A 1、A 2、A 3均为理想运算放大器，其最大输出电压幅值为±12V 。 1． 试说明A 1、A 2、A 3各组成什么电路？ 2． A 1、A 2、A 3分别工作在线形区还是非线形区？ 3． 若输入为1V 的直流电压，则各输出端u O1、u O2、u O3的电压为多大？（10分） V CC V CC (a ) C b (b ) r=100Ω。 6．电路如图所示，晶体管的 ＝100，' bb A 、R i和R o； （1）求电路的Q点、 u （2）若电容C e开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？（15分） r=100Ω，U B E Q≈0.7。试计算R W滑动端7．图所示电路参数理想对称，晶体管的β均为50，' bb 在中点时T1管和T2管的发射极静态电流I EQ，以及动态参数A d和R i。（15分） 模拟电子技术 第1章半导体二极管及其基本应用1．1 填空题 1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。 2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P 型半导体，其多数载流子是空穴。 3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。 4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。 5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。 6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。 7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。 8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于650 Ω，交流电阻等于26 Ω。 1．2 单选题 1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。 A．温度B．掺杂工艺C．掺杂浓度D．晶格缺陷2．PN结形成后，空间电荷区由( D )构成。 A．价电子B．自由电子C．空穴D．杂质离子3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而( B )。 A．减小B．基本不变C．增大 4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。 A．增大B．基本不变C．减小 5．变容二极管在电路中主要用作( D )。、 A．整流B．稳压C．发光D．可变电容器1．3 是非题 1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。( √) 2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。( ×) 3．二极管在工作电流大于最大整流电流I F时会损坏。( ×) 4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。( ×) 1．4 分析计算题 1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压U D(on)=0.7V，试写出各电路的输出电压Uo值。 解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U0＝(6—0.7)V＝5.3 V。 (b)令二极管断开，可得U P＝6 V、U N＝10 V，U PUp— 2011-2012（2）《模拟电子技术基础》总复习一. 二极管及其应用 （一）二极管的符号及伏安特性曲线： （二）二极管的特性：单向导电性 （三）二极管的模型：重点掌握理想模型和恒压降模型 （四）典型习题 1. 电路如图所示，已知u i =10sinωt（V），二极管的正向导通电压和反向电流可忽略不计，试分析二极管的状态，并画出输出u i与u o的波形。 （a）（b）（c） 2. 设二极管是理想的，试判断下图中各二极管是否导通，并求出电路的输出电压U o。 （a）（b） 3.电路如图所示，已知u i =8sinωt（V），二极管的正向导通电压U D=0.7V，试分析二极管的状态，画出输出u i与u o的波形，并标出幅值。 （a）（b）（c） 4. 电路如图所示，已知二极管的正向导通电压和反向电流可忽略不计，试分析二极管D1和D2的状态，并求出输出电压U o。 （a）（b） 二. 三极管及场效应管的应用 （一）三极管的符号及伏安特性曲线： i B =f (u BE )∣u CE =const i C =f (u CE )∣i B =const 此为NPN 管共射极放大电路的特性曲线，PNP 管的特性曲线 （二）三极管的电流控制作用：B C i i β= （三）三极管放大电路的直流通路和交流通路： （四）三极管的交流等效电路： （五）三极管放大电路的组态 （六）放大电路的分析方法 交流等效电路法：利用三极管的交流等效模型求解A us 、A u 、R i 、R o 。 图解法：利用三极管的输入和输出特性曲线以及放大电路的输入和输出回路负载线，采用作图的方式确定一个Q 点。 （七）放大电路的非线性失真 饱和失真：工作点位于饱和区 截止失真：工作点位于截止区 注意：图为NPN 管共射极放大电路出现的饱和失真和截止失真，PNP 管的失真现象正好与NPN 管相反。 （八）放大电路静态工作点稳定问题 Q 点不合适， 的波形要失真； ，A u 与I B 有关。 在电路中引入直流负反馈。 be L c u r R //R A ）（?- =β o u 《电子技术基础》题库 适用班级：2012级电钳3、4、5、6班 备注：本学期进行到第七章；第一、二、三章是重点内容，要求掌握；第四、八章没有涉及。一、填空题： 第一章半导体二极管 ○1、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为导体，半导体和绝缘体三类。 Δ2、导电性能介于导体和绝缘体之间物质是半导体。 ○3、半导体具有热敏特性、光敏特性、参杂的特性。 Δ4、PN结正偏时，P区接电源的正极，N极接电源的负极。 ○5、PN结具有单向导电特性。 ○6、二极管的P区引出端叫正极或阳极，N区的引出端叫负极或阴极。 Δ7、按二极管所用的材料不同，可分为硅二极管和锗二极管两类； ○8、按二极管用途不同，可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管。 ★9、二极管的正向接法是二极管正极接电源的正极，负极接电源的负极；反响接法相反。 ○10、硅二极管导通时的正向管压降约0.7V ，锗二极管导通时的管压降约0.3V。 Δ11、使用二极管时，应考虑的主要参数是最大整流电流，最高反向电压和反向电流。★12、发光二极管将电信号转换为光信号。 ★13、变容二极管在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动调节本机震荡频率。 ★14、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为零。 第二章半导体三极管及其放大电路 ○15、三极管是电流控制元件。 ○16、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结正偏，集电结反偏。 ★17、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic变大，发射结压降变小。 Δ18、三极管处在放大区时，其集电结电压小于零，发射结电压大于零。★19、三极管的发射区杂质浓度很高，而基区很薄。 Δ20、三极管实现放大作用的内部条件是：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小. Δ21、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为100 。 ○22、三极管的三个工作区域分别是饱和区、放大区和截止区。 ★23、发射结﹍正向﹍偏置，集电结正向偏置，则三极管处于饱和状态。 ★24、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙类）类互补功率放大器。 ★25、OCL电路是（双）电源互补功率放大电路； ★26、OTL电路是（单）电源互补功率放大电路。 ★27、共集电极电路电压放大倍数（1），输入电阻（大），输出电阻（小），常用在输入级，输出级或缓冲级。 第三章集成运算放大器及其应用 ○28、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为共模信号。.Δ29、差分放大电路能够抑制零点漂移。 模拟电子技术基础试题汇总 1.选择题 1．当温度升高时，二极管反向饱和电流将 ( A )。 A 增大 B 减小 C 不变 D 等于零 2. 某三极管各电极对地电位如图所示，由此可判断该三极管( D ) A. 处于放大区域 B. 处于饱和区域 C. 处于截止区域 D. 已损坏 3. 某放大电路图所示.设V CC>>V BE, L CEO≈0，则在静态时该三极管 处于( B ) A.放大区 B.饱和区 C.截止区 D.区域不定 4. 半导体二极管的重要特性之一是( B )。 ( A)温度稳定性 ( B)单向导电性 ( C)放大作用 ( D)滤波特性 5. 在由NPN型BJT组成的单管共发射极放大电路中，如静态工 作点过高，容易产生 ( B )失真。 ( A)截止失真( B)饱和v失真( C)双向失真( D)线性失真 6.电路如图所示，二极管导通电压U D＝0.7V，关于输出电压的说法正确的是( B )。 A：u I1=3V，u I2=0.3V时输出电压为3.7V。 B：u I1=3V，u I2=0.3V时输出电压为1V。 C：u I1=3V，u I2=3V时输出电压为5V。 D：只有当u I1=0.3V，u I2=0.3V时输出电压为才为1V。 7.图中所示为某基本共射放大电路的输出特性曲线，静态工作点由Q2点移动到Q3点可 能的原因是 。 A：集电极电源+V CC电压变高B：集电极负载电阻R C变高 C：基极电源+V BB电压变高D：基极回路电阻 R b变高。 8. 直流负反馈是指( C ) A. 存在于RC耦合电路中的负反馈 B. 放大直流信号时才有的负反馈 C. 直流通路中的负反馈 D. 只存在于直接耦合电路中的负反馈 9. 负反馈所能抑制的干扰和噪声是( B ) A 输入信号所包含的干扰和噪声 B. 反馈环内的干扰和噪声 C. 反馈环外的干扰和噪声 D. 输出信号中的干扰和噪声 10. 在图所示电路中，A为理想运放，则电路的输出电压约为( A ) A. －2.5V B. －5V C. －6.5V D. －7.5V 11. 在图所示的单端输出差放电路中，若输入电压△υS1=80mV, △υS2=60mV,则差模输 入电压△υid为( B ) A. 10mV B. 20mV C. 70mV D. 140mV 12. 为了使高内阻信号源与低阻负载能很好地配合，可以在信 号源与低阻负载间接入 ( C )。 A. 共射电路 B. 共基电路 电工电子技术试题 一、填空题(共133题，每空一分) 1、电力系统中一般以大地为参考点，参考点的电位为 0伏电位。 2、欧姆定律一般可分为部分电路的欧姆定律和全电路欧姆定律。 3、部分电路的欧姆定律是用来说明电路中电压、电流和电阻三个物理量之间关系的定律。 4、全电路欧姆定律，说明了回路中电流Ⅰ与电源电动势的代数和成比，而与回路中的 及之和成反比。 5、导体电阻的单位是欧姆，简称欧，用符号表示，而电阻率则用符号表示。 6、已知电源电动势为E，电源的内阻压降为U0，则电源的端电压U= E-U O。 7、有一照明线路，电源端电压为２２０伏，负载电流为１０安，线路的总阻抗为０.2欧姆，那么负载端电 压为 218 伏。 8、串联电路中的处处相等，总电压等于各电阻上之和。 9、一只２２０伏１５瓦的灯泡与一只２２０伏１００瓦的灯泡串联后，接到２２０伏电源上，则 15 瓦灯 泡较亮，而 100 瓦灯泡较暗。 10、１度电就是１千瓦的功率做功１小时所消耗的电量，所以它的单位又叫千瓦时。 11、频率是单位时间内交流电重复变化的次数。 12、某正弦交流电流，频率为５０赫，最大值为２０安，初相位为－４０°，此正弦交流电的瞬时值表达式 为 u=20sin(314t- ４０°) ，相量式为。 13、如果用交流电压表测量某交流电压，其读数为３８０伏，此交流电压的最大值为 537 伏。 14、把一个１００欧的电阻元件接到频率为５０赫、电压为１０伏的正弦交流电源上，其电流为 0.1A 安。 15、有一电感Ｌ为０．０８亨的纯电感线圈，通过频率为５０赫的交流电流，其感抗X L＝欧。如通过电 流的频率为10000赫，其感抗X L＝ 5024 欧。 16、一个１０微法的电容接在５０赫的交流电源上，其容抗X C＝ 318 欧，如接在2000赫的交流电源上， 它的容抗X C＝欧。 17、某正弦交流电流为ｉ＝100sin（6280t- π／4）毫安，它的频率ｆ＝ 1000Hz ，周期Ｔ＝秒，角 频率ω＝ 6280 ，最大值Im= 100mA ，有效值Ｉ＝ 100/ mA ，初相位φ＝π／4 。 18、已知两交流电流分别为i１＝15sin(314t＋45°)安，i２＝10sin(314t－３0°）安，它们的相位差为75 °。 19、在纯电感交流电路中，电感元件两端的电压相位超前电流 90 度。 20、在纯电容交流电路中，电容元件两端的电压相位滞后电流 90 度。 21、在纯电阻交流电路中，电阻元件通过的电流与它两端的电压相位同相。 22、交流电路中的有功功率用符号 P 表示，其单位是 W 。 23、交流电路中的无功功率用符号 Q 表示，其单位是 VAR 。 24、交流电路中的视在功率用符号 S 表示，其单位是 VA 。 25、三相正弦交流电的相序，就是三相交流电到达最大值的顺序。 26、如三相对称负载采用星形接法时，则负载的相电压等于电源的相电压，线电流等于相电流的 1 倍。 27、如三相对称负载采用三角形接法时，则负载的相电压等于电源的线电压，线电流等于相电流的3 倍。 28、在三相对称电路中，已知线电压Ｕ、线电流Ｉ及功率因数角φ，则有功功率Ｐ＝ＵＩCOSφ，无功功率 Ｑ＝ＵＩSINφ，视在功率Ｓ＝ＵＩ。 29、已知某电源的相电压为６千伏，如将其接成星形，它的线电压等于 63伏。 30、当三相发电机的三相绕组联成星形时，其线电压为３８０伏，它的相电压为 220 伏。 31、有一台三相异步电动机，额定电压为３８０伏，三角形联接，若测出线电流为３０安，那么通过每相绕 组的电流等于 30/3安。 半导体器件的基础知识 1.1 电路如图P1.1所示，已知u i＝5sinωt (V)，二极管导通电压U D＝0.7V。试画出u i 与u O的波形，并标出幅值。 图P1.1 解图P1.1 解：波形如解图P1.1所示。 1.2 电路如图P1.2（a）所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图（b）所示，二极管导通电压U D＝0.7V。试画出输出电压u O的波形，并标出幅值。 图P1.2 解：u O的波形如解图P1.2所示。 解图P1.2 1.3 已知稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Zmin ＝5mA ，最大功耗P ZM ＝150mW 。试求图P1.3所示电路中电阻R 的取值范围。 图P1.3 解：稳压管的最大稳定电流 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA 电阻R 的电流为I ZM ～I Zmin ，所以其取值范围为 Ω =-=k 8.136.0Z Z I ～I U U R 1.4 已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，最小稳定电流I Zmin ＝5mA ，最大稳定电流I Zmax ＝25mA 。 （1） 别计算U I 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值； （2） 若U I ＝35V 时负载开路，则会出现什么现象?为什么？ 图P1.4 解：（1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 V 33.3I L L O ≈?+=U R R R U 当U I ＝15V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 L O I L 5V R U U R R =?≈+ 当U I ＝35V 时，稳压管中的电流大于最小稳定电流I Zmin ，所以U O ＝U Z ＝6V 。 （2）=-=R U U I )(Z I D Z 29mA ＞I ZM ＝25mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.5 电路如图P1.5（a ）、（b ）所示，稳压管的稳定电压U Z ＝3V ，R 的取值合适，u I 的波 第1章习题答案 1. 判断题：在问题的后面括号中打√或×。 （1）当模拟电路的输入有微小的变化时必然输出端也会有变化。（√） （2）当模拟电路的输出有微小的变化时必然输入端也会有变化。（×） （3）线性电路一定是模拟电路。（√） （4）模拟电路一定是线性电路。（×） （5）放大器一定是线性电路。（√） （6）线性电路一定是放大器。（×） （7）放大器是有源的线性网络。（√） （8）放大器的增益有可能有不同的量纲。（√） （9）放大器的零点是指放大器输出为0。（×） （10）放大器的增益一定是大于1的。（×） 2 填空题： （1）放大器输入为10mV电压信号，输出为100mA电流信号，增益是10S。 （2）放大器输入为10mA电流信号，输出为10V电压信号，增益是1KΩ。 （3）放大器输入为10V电压信号，输出为100mV电压信号，增益是0.01 。 （4）在输入信号为电压源的情况下，放大器的输入阻抗越大越好。 （5）在负载要求为恒压输出的情况下，放大器的输出阻抗越大越好。 （6）在输入信号为电流源的情况下，放大器的输入阻抗越小越好。 （7）在负载要求为恒流输出的情况下，放大器的输出阻抗越小越好。 （8）某放大器的零点是1V，零漂是+20PPM，当温度升高10℃时，零点是 1.0002V 。（9）某放大器可输出的标准正弦波有效值是10V，其最大不失真正电压输出+U OM是14V，最大不失真负电压输出-U OM是-14V 。 （10）某放大器在输入频率0~200KHZ的范围内，增益是100V/V，在频率增加到250KHZ时增益变成约70V/V，该放大器的下限截止频率f L是0HZ，上限截止频率f H是250KHZ，通频带 f BW是250KHZ。 3. 现有：电压信号源1个，电压型放大器1个，1K电阻1个，万用表1个。如通过实验法求信号源的 内阻、放大器的输入阻抗及输出阻抗，请写出实验步骤。 解:提示：按照输入阻抗、输出阻抗定义完成，电流通过测电阻压降得到。 4. 现有：宽频信号发生器1个，示波器1个，互导型放大器1个，1K电阻1个。如通过实验法求放大 器的通频带增益、上限截止频率及下限截止频率，请写出实验步骤。 解: 提示：放大器输入接信号源，输出接电阻，从0HZ开始不断加大频率，由示波器观测输入信号和输出信号的幅值并做纪录，绘出通频带各点图形。 第2章习题答案 习题解答 【1-1】填空： 1．本征半导体是，其载流子是和。两种载流子的浓度。 2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。 3．漂移电流是在作用下形成的。 4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。 5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。它工作在。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。 6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。7．双极型晶体管可以分成和两种类型，它们工作时有和两种载流子参与导电。 8．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。 9．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是控制型器件。 10．当温度升高时，双极性晶体管的β将，反向饱和电流I CEO将，正向结压降U BE将。 11．用万用表判断电路中处于放大状态的某个晶体管的类型与三个电极时，测出最为方便。 12．晶体管工作有三个区域，在放大区时，应保证和；在饱和区，应保证和；在截止区，，应保证和。 13．当温度升高时，晶体管的共射输入特性曲线将，输出特性曲线将，而且输出特性曲线之间的间隔将。 解： 1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 2.杂质浓度，温度。 3.少数载流子，(内)电场力。 4.单向导电性，正向导通压降U F和反向饱和电流I S。 5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（U Z），工作电流（I Emin），最大管耗（P Zmax）和动态电阻（r Z） 6.增大; 7.NPN，PNP，自由电子，空穴(多子，少子)。 8.结型，绝缘栅型，多数，单极型。 9.电压，电流。 10.变大，变大，变小。 11.各管脚对地电压; 12.发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结反偏。 13.左移，上移，增大.。 项目一习题参考答案 1. PN结正向偏置时是指P区接电源的正极，N区接电源的负极。 2. 在常温下，硅二极管的死区电压约为0.5V，导通后正向压降约为0.6～0.8V ；锗二极管的死区电压约为0.1V，导通后正向压降约为0.2～0.3V。 3. 三极管按结构分为NPN型和PNP型；按材料分为硅管和锗管。三极管是电流控制型器件，控制能力的大小可用 表示，它要实现信号放大作用，需发射结正偏，集电结反偏。 4. 场效应管是电压控制型器件，控制能力的大小可用g m表示，它的主要特点是输入电阻很大。 5. 能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？ 解：不能，因为二极管正向电阻很小，若将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端会使得电路中的电流很大，相当于干电池正、负极短路。 6. 分析图1.52所示电路中各二极管是导通还是截止，并求出A、B两端的电压U AB(设VD为理想二极管，即二极管导通时其两端电压为零，反向截止时电流为零)。 图1.52 题6图 解：（a）VD导通，U AB=-6V。 （b）VD截止，U AB=-12 V。 （c）VD1导通，VD2截止，U AB=0 V。 （d）VD1截止，VD2导通，U AB=-15 V。 7. 在图1.53所示电路中，设VD为理想二极管，u i =6sinω t (V)，试画出u O的波形。 图1.53 题7图 解：（a） （b） 8. 电路如图1.54所示，已知u i=5sinΩ t(V)，二极管导通电压为0.7V。试画出u i与的波形。 解：u i>3.7V时，VD1导通，VD2截止，u o=3.7V； 3.7V>u i>- 4.4V时，VD1截止，VD2截止，u o= u i； u i<-4.4V时，VD1截止，VD导通，u o=-4.4 V。 9. 测得电路中几个三极管的各极对地电压如图1.55所示，试判别各三极管的工作状态。模拟电子技术习题
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