题3.1 电路如题图所示,试判断图中二极管是导通还是截止,并求出AO两端的电压UAO。
设二极管是理想的。
解:
分析:二极管在外加正偏电压时是导通,外加反偏电压时截止。正偏时硅管的导通压降为0.6~0.8V。锗管的导通压降为0.2~0.3V。理想情况分析时正向导通压降为零,相当于短路;反偏时由于反向电流很小,理想情况下认为截止电阻无穷大,相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”,即:先假设二极管所在支路断开,然后计算二极管的阳极(P端)与阴极(N端)的电位差。若该电位差大于二极管的导通压降,该二极管处于正偏而导通,其二端的电压为二极管的导通压降;如果该电位差小于导通压降,该二极管处于反偏而截止。如果电路中存在两个以上的二极管,由于每个二极管的开路时的电位差不等,以正向电压较大者优先导通,其二端电压为二极管导通压降,然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。一般情况下,对于电路中有多个二极管的工作状态判断为:对于阴极(N端)连在一起的电路,只有阳极(P端)电位最高的处于导通状态;对于阳极(P端)连在一起的二极管,只有阴极(N端)电位最低的可能导通。
图(a)中,当假设二极管的VD开路时,其阳极(P端)电位UP为-6V,阴极(N端)电位
UN为-12V。VD处于正偏而导通,实际压降为二极管的导通压降。理想情况为零,相当
UAO于短路。所以
??6V;
U??12V图(b)中,断开VD时,阳极电位UP??15V,阴极的电位N,
N∵ P
∴ VD处于反偏而截止
U?U∴ AO; 图(c),断开VD1,VD2时
U??12VU?UN1∵ UP1?0V N1 P1 U??12VU?UN2 UP2??15V N2 P2 ∴ VD1处于正偏导通,VD2处于反偏而截止
U??12V;
或,∵ VD1,VD2的阴极连在一起
AOU?0V ∴ 阳极电位高的VD1就先导通,则A点的电位
而
UAO?0V,
UP2??15V?UN2?UA
6
∴ VD2处于反偏而截止 图(d),断开VD1、VD2,
U?0VU?UN1∵ UP1??12V N1 P1 U??6VU?UN2 UP2??12V N2 P2; ∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。
题3.2 电路如题图所示,稳压管DZ的稳定电压UZ=8V,限流电阻R=3k?,设
uI?15sin?t(V),试画出uo的波形。
解:
分析:稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较高使二极管击穿时,在一定的工作电流限制下,二极管两端的的电压几乎不变。其电压值即为稳压管的稳定电压Uz。而稳压管如果外加正向偏压时,仍处于导通状态。
设稳压管具有理想特性,即反偏电压只有达到稳压电压时,稳压管击穿。
正偏时导通压降为零,则ui?15sin?t(V)
Uz=8V
当ui?Uz时,稳压管击穿而处于稳定状态,uO =Uz;
而0 第四、五章 题4.1 测得工作在放大电路中几个半导体三极管三个电极电位U1、U2、U3分别为下列各组数值,试判断它们是NPN型还是PNP型?是硅管还是锗管?并确定e、b、c。 ① U1?3.5V,U2?2.8V,U3?12V; ② U1?3V,U2?2.8V,U3?12V; ③ U1?6V,U2?11.3V,U3?12V; 7 ④ U1?6V,U2?11.8V,U3?12V 解: 分析:工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏,集电结反偏的条件。且有PN节正偏特性可知,其正偏结电压不会太大。硅管的UBE?0.5~0.7V,锗管的UBE?0.1~0.3V。所以首先找出电位差在0.1~0.3V或0.5~0.7V的两个电极,则其中必定一个为发射极,一个为基极,另一个电位相差较大的必定为集电极。由PN结反偏特性可知,若集电极电位最高,则该管必定为NPN型三极管;若集电极电位最低,则该管必定为PNP型三极管。若为NPN型三极管,则发射极电位必定为最低电位;若为PNP型三极管,则发射极电位必定为最高电位。由此即可确定发射极。电位值处于中间的一个电极必定为基极。由此可知: U?12V(1). U1?3.5V, U2?2.8V, 3, 结论:硅NPN型三极管(U12?U1?U2?3.5?2.8?0.7V) U?c U1?b, U2?e, 3 U?12V(2). U1?3V, U2?2.8V, 3, 结论: 锗NPN型三极管(U12?U1?U2?3?2.8?0.2V) U?c U1?b, U2?e, 3 U?12V(3). U1?6V, U2?11.3V, 3 结论:硅PNP型三极管( U23?U2?U3?11.3?12??0.7V) U?e U1?c, U2?b, 3 U?12V(4). U1?6V, U2?11.8V, 3 结论:锗PNP型三极管( U23?U2?U3?11.8?12??0.2V) U?e U1?c, U2?b, 3 题4.2 已知题图(a)—(f)中各三极管的?均为50,UBE?0.7V,试分别估算各电路中三极 管的IC和UCE,判断它们各自工作在哪个区(放大区,截止区或饱和区),并将各管子的工作点分别画在题图 (g)的输出特性曲线上。 8 解: 分析:三极管在发射结正偏时,管子可能工作在放大区或者饱和区,取决于其基极电流是否超过基极临界饱和电流 IBS ,若 IB?IBS,则三极管工作在饱和区;若 IB?IBS,则三 I??IB极管工作在放大区,且C。 若三极管发射结反偏或者零偏,则该三极管一定工作在截止区。 对图(a),发射结正偏,且 IB?2?0.720K?0.065mA?65?A ?1050?2?0.1mA?100?AIBS?10?UCEB??2K?I BS ∵ B∴ 三极管工作在放大区 I??IB?50?0.065?3.3mA且 C I UCE?10?IC?2K?10?3.3?2?3.4VIBS?10?UCES 图(b),∵ IB?10?0.7200??2?1050?2?0.1mA?100?A?0.0465mA?46.5?A 9 ∵ IB?IBS ∴ 三极管工作在放大区 I??IB?50?0.0465?2.3mA且:C UCE?10?2.3?2?5.4V10?U 10IBS?CES??2?50?2?0.1mA?100?A图(c),∵ IB?10?0.720?0.465mA?465?A ∵ IB?IBS ∴ 三极管工作在饱和区 IC?ICS??IBS?5mA UCE?UCES?0V 图(d),∵发射结反偏,∴三极管处于截止状态 IC?0UCE?VCC?10V 图(e),∵三极管发射结零偏,IB?0 ∴ 三极管处于截止状态 IC?0UCE?VCC?10V II10?0.7B?200?0.0465mA?46.5?A图(f),∵BS??, ∴ 三极管工作在放大区 IC??IB?2.3mA且 UCE?VCC?10V 10