BÀI TẬP CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT BÁN DẪN 1-1: Một thanh Si có mật độ electron trong bán dẫn thuần ni = 1.5x10 16 e/m 3. Cho độ linh động của electron và lỗ trống lần lượt là n = 0.14m 2 /vs và p = 0.05m 2 /vs. Giả sử điện trường là đồng bộ trên toàn bộ thanh bán dẫn. Tính: a) Vận tốc electron tự do và lỗ trống b) Mật độ dòng electron tự do, lỗ trống và mật độ dòng tổng c) Điện dẫn suất và điện trở của thanh bán dẫn d) Dòng điện chạy trong thanh bán dẫn 2cm 2cm 0.6cm V = 15V 1-2: Một thanh Si như hình 1 có mật độ electron trong bán dẫn thuần ni = 1.5x10 16 e/m 3 bị kích thích cho đến khi mật độ lỗ trống là 8.5x10 21 lỗ/m 3. Cho độ linh động của electron và lỗ trống lần lượt là n = 0.14m 2 /vs và p = 0.05m 2 /vs. Giả sử điện trường là đồng bộ trên toàn bộ thanh bán dẫn. Tính: e) Vận tốc electron tự do và lỗ trống f) Mật độ dòng electron tự do, lỗ trống và mật độ dòng tổng g) Điện dẫn suất và điện trở của thanh bán dẫn h) Dòng điện chạy trong thanh bán dẫn 2cm 2cm 0.8cm V = 20V 1-3: Một chuyển tiếp PN silicon được tạo nên từ bán dẫn loại P có N A = 10 23 acceptor/m 3 và bán dẫn loại N có N D = 1.2x10 21 donor/m 3. Tìm điện thế nhiệt và điện thế hàng rào của chuyển tiếp PN này ở 25 oc 1-4: Một diode silicon có dòng bão hoà là 0.1pA ở 20 o C. Tìm dòng qua diode khi nó được phân cực thuận ở 0.55V. Tính lại dòng qua diode khi t = 100 o C. Giả sử m = 1. 1-5: Dòng phân cực thuận trong chuyển tiếp PN là 1.5mA ở 27oC. Nếu Is = 2.4x10-14A và m = 1, tìm điện áp phân cực thuận. 1-6: Dòng thuận trong một chuyển tiếp PN là 22mA khi áp phân cực thuận là 0.64V. Nếu VT = 26mV và m = 1, tìm Is. 1
CHƯƠNG 2: DIODE BÁN DẪN 2-1 Sử dụng đặc tuyến V-A ở hình 2-1, hãy xác định (bằng hình vẽ) giá trị điện trở AC gần đúng khi dòng qua diode là 0,1 ma. Làm lại với điện áp trên diode là 0,64 V. Diode này là silicon hay germanium? Hình 2-1 (Bài tập 2-1) ĐS 320 Ω; 16 Ω; silicon. 2-2 Xác định điện trở DC của diode tại các điểm được chỉ ra ở bài tập 2-1. ĐS 5,4 kω; 183 Ω 2-3 Xác định (bằng công thức) điện trở AC gần đúng của diode tại các điểm được chỉ ra ở bài tập 2-1 (bỏ qua điện trở bulk). ĐS 260 Ω; 7,43 Ω 2-4 Một diode có dòng điện 440 na chạy từ cathode sang anode khi phân cực ngược với điện áp là 8V. Tìm điện trở DC của diode? ĐS 18,18 MΩ 2-5 Cho mạch ở hình 2-2. Khi chỉnh điện trở có giá trị 230 Ω thì đo được điện áp là 0,68 V. Khi chỉnh điện trở có giá trị 150 Ω thì đo được điện áp là 0,69 V. Trong cá hai trường hợp, nguồn áp DC cố định là 5 V. a. Hỏi điện trở DC của diode là bao nhiêu ở mỗi lần đo? b. Hỏi điện trở AC của diode là bao nhiêu khi thay đổi điện áp trên diode từ 0,68 V lên 0,69 V? Hình 2-2 (Bài tập 2-5) 2
ĐS (a) 36,20 Ω; 24,01 Ω (b) 1,005 Ω 2-6 Cho mạch ở hình 2-3. Xác định điện áp rơi trên diode và điện trở DC? Biết rằng điện trở R = 220 Ω và I = 51,63 ma Hình 2-3 (Bài tập 2-6) ĐS 0,6414 V; 12,42 Ω 2-7 Cho mạch như hình 2-4. Cho điện áp rơi trên diode Si phân cực thuận là 0,7 V và điện áp rơi trên diode Ge phân cực thuận là 0,3 V. Giá trị nguồn áp là 9V. a. Nếu diode D 1 và D 2 là diode Si. Tìm dòng I? b. Làm lại câu (a) nếu D 1 là Si và D 2 là Ge. Hình 2-4 (Bài tập 2-7) ĐS (a) 7,6 ma; (b) 8 ma 2-8 Cho mạch như hình 2-5. Cho diode loại germanium (điện áp rơi phân cực thuận là 0,3 V). Hãy xác định sai số phần trăm do việc bỏ qua điện áp rơi trên diode khi tính dòng I trong mạch. Biết rằng áp là 3V và điện trở là 470 Ω. Hình 2-5 (Bài tâp 2-8) ĐS 11,11% 2-9 Cho mạch ở hình 2-6. Cho V γ = 0,65 V; E = 2 V; e = 0,25sinωt; R = 1,25 kω. a. Tìm dòng DC qua diode. b. Tìm điện trở AC của diode (giả sử diode ở nhiệt độ phòng). c. Viết biểu thức toán học (hàm theo thời gian) của dòng điện và điện áp tổng cộng trên diode. d. Giá trị dòng tối thiểu và tối đa qua diode là bao nhiêu? Hình 2-6 (Bài tập 2-9) ĐS (a) 1,08 ma; (b) 24,07 Ω; (c) i(t)=1,08+0,1962sinωt [ma]; v D (t)=0,65+0,00472sinωt [V]; (d) i max =1,276 ma; i min =0,8838 ma 3
1 2 2-10 Hình 2-7 là đặc tuyến V-A của diode trên mạch ở hình 2-9. a. Viết phương trình đường tải và vẽ lên hình. b. Xác định (bằng hình vẽ) điện áp và dòng điện diode tại điểm tĩnh Q. c. Xác định điện trở DC tại điểm Q. d. Xác định (bằng hình vẽ) giá trị dòng qua diode tối thiểu và tối đa. e. Xác định điện trở AC của diode. Hình 2-7 (Bài tập 2-10) ĐS (a) I = -8.10-4.V + 1,6.10-3 ; (b) I D 1,12 ma; v D 0,62 V; (c) 554 Ω; (d) I max 1,3 ma; I min 0,82 ma; (e) 31,25 Ω 2-11 Diode Si trên mạch hình 1-8 có đặc tuyến lý tưởng(vγ = 0.7V). Tìm giá trị đỉnh của dòng i(t) và áp v(t) trên điện trở. Vẽ dạng sóng cho e(t), i(t) và v(t). Hình 2-8 (Bài tập 2-11) ĐS I p = -15,3 ma; V RP = -15,3 V 2-12 Diode nào trên hình 1-9 phân cực thuận và diode nào phân cực ngược? Hình 2-9 (Bài tập 2-12) ĐS (a) (c) (d) phân cực thuận; (b) phân cực ngược 2-13: Cho mạch ổn áp như hình 3: Zener có Vz = 12V khi 6mA <= Iz <= 40mA; R1 = 400, R2 = 600 a) Tính mạch Thevenin nhìn từ MN về nguồn theo Vs, R1, R2 Vs R1 400 R2 600 M D2 RL N 4
1 2 b) Cho Vs = 40V, tính tầm thay đổi của RL để áp trên tải vẫn giữ ổn định ở 12V c) Cho RL = 1K, tính khoảng thay đổi của Vs để áp trên tải vẫn giữ ổn định ở 12V 2.14: Cho mạch như hình vẽ, diode zener có Vz = 15V, Izmin = 10mA, Izmax = 50mA Nguồn Vs không ổn định có giá trị thay đổi từ 20V đến 30V. Tải RL có giá trị thay đổi từ 2K đến 5K. Tính tầm thay đổi của tài Ri để áp trên tải RL vẫn ổn định ở 15V Vs Ri D2 RL 5
CHƯƠNG 3: TRANSITOR 3-1 Nếu dòng điện cực phát của BJT là 12,12 ma, cho β = 100, tìm dòng điện cực nền. ĐS 0,12 ma 3-2 Nếu BJT có dòng điện rò (I CBO ) là 5 μa và dòng điện cực thu là 22 ma, = 200, tìm: a. α (chính xác) b. dòng điện cực phát c. α (gần đúng), khi bỏ qua I CBO ĐS (a) 0,995; (b) 22,1055 ma; (c) 0,9952 3-3 Cho họ đặc tuyến vào CB của BJT như hình 3-1. Nếu α = 0,95, tìm I C khi V BE = 0,72 V và V CB = 10V. Hình 3-1 (Bài tập 3-3) ĐS 7,6 ma 3-4 Một BJT có I CBO = 0,1 μa và I CEO = 16 μa. Tìm α. ĐS 0,99375 3-5 Một BJT NPN có họ đặc tuyến vào CE như hình 3-2 và họ đặc tuyến ra CE như hình 3-3. a. Tìm I C khi V BE = 0,7 V và V CE = 20V b. Tìm β tại điểm này (bỏ qua dòng điện rò) ĐS (a) 0,95; (b) 95 3-6 Trên mạch hình 3-4, tìm: a. I C khi V CB = 10V b. V CB khi I C = 1 ma ĐS (a) 1,515 ma; (b) 11,7 V 3-7 BJT Si trên hình 3-5 có họ đặc tuyến ra CB như hình 3-6. a. Vẽ đường tải lên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) V CB và I C tại điểm phân cực. b. Xác định điểm phân cực mà không dùng họ đặc tuyến. ĐS (a) 19,5 ma; 4,2 V (gần đúng); (b) 20 ma; 4 V 6
Hình 3-2 (Bài tập 3-5) Hình 3-3 (Bài tập 3-5) Hình 3-4 (Bài tập 3-6) 3-8 Trên mạch hình 3-7, tìm: a. V CE khi I C = 1,5 ma b. I C khi V CE = 12 V Hình 3-5 (Bài tập 3-7) 7
c. V CE khi I C = 0 ĐS (a) 16,95 V; (b) 2, 55 ma; (c) 24 V Hình 3-6 (Bài tập 3-7) Hình 3-7 (Bài tập 3-8) 3-9 BJT Si trên hình 3-8 có họ đặc tuyến ra CE như hình 3-9, giả sử β = 105. a. Vẽ đường tải trên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) V CE và I C tại điểm phân cực. b. Tìm giá trị gần đúng của I CEO của transistor. c. Tính V CE và I C tại điểm phân cực mà không sử dụng họ đặc tuyến. Hình 3-8 (Bài tập 3-9) 8
Hình 3-9 (Bài tập 3-9) ĐS (a) 42,5 ma; 3,8 V (gần đúng); (b) 1 ma (gần đúng); (c) 42 ma; 3,8 V 3-10 Tìm giá trị của R B trong mạch hình 3-10 làm cho transistor Si bão hòa. Giả sử rằng β = 100 và V CES = 0,3 V. ĐS 209,86 KΩ Hình 3-10 (Bài tập 3-10) 3-11 Ngõ vào mạch hình 3-11 là một xung 0 E (V). Nếu BJT Si có β = 120; V CES = 0, tìm giá trị của E để BJT hoạt động ở chế độ khóa (lớp D). Hình 3-11 (Bài tập 3-11) ĐS 10 V 3-12 Tìm giá trị tĩnh của I C và V CE trong mạch ở hình 3-12. 9
Hình 3-12 (Bài tập 3-12) ĐS 1,98 ma; 10,05 V 3-13 Giá trị của I C trong mạch hình 3-12 sẽ bằng bao nhiêu nếu β thay đổi từ 120 thành 300. Phần trăm thay đổi của I C là bao nhiêu? ĐS 2 ma; 1,01% 3-14 a. Tìm giá trị độ lợi áp toàn phần (v L / v S ) của tầng khuếch đại ở hình 3-13 b. Độ lợi này sẽ thay đổi bao nhiêu phần trăm nếu giá trị tĩnh của dòng điện tăng 10%. ĐS (a) -183,8; (b) 9,8% Hình 3-13 (Bài tập 3-14) 3-15 Cho mạch hình 3.14 a. Tính điểm tĩnh Q của BJT b. Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải v L ở mạch hình 3-14. c. Làm lại câu a nếu bỏ đi tụ thoát C E. ĐS (a) 1,12 V rms; (b) 18,25 mv rms Hình 3-14 (Bài tập 3-15) 10
3-16 BJT ở mạch hình 3-15 có họ đặc tuyến ra CE như hình 3-16. a. Vẽ đường tải DC và đường tải AC lên họ đặc tuyến ra. b. Xác định độ lợi áp của mạch nếu nguồn áp vào 24 mv p-p làm cho dòng điện cực nền thay đổi 20 μa Hình 3-15 (Bài tập 3-16) Hình 3-16 (Bài tập 3-16) ĐS (b) -58,3 3-17 BJT Si trong tầng khuấch đại trên mạch hình 3-17 có α = 0,99 và điện trở cực C là r c = 2,5 MΩ. Tìm: a. Điện trở vào của tầng khuếch đại. b. Điện trở ra của tầng khuếch đại. c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại. d. Độ lợi dòng của tầng khuếch đại. 11
Hình 3-17 (Bài tập 3-17) ĐS (a) 23,06 Ω; (b) 19 KΩ; (c) 433,65; (d) 0,99 3-18 Tìm độ lợi áp của mạch khuếch đại ở hình 3-18, biết transistor là loại Ge. Hình 3-18 (Bài tập 3-18) ĐS 195,27 3-19 Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải v L ở mạch khuếch đại hình 3-19 khi R L có giá trị là: a. 1 KΩ b. 10 KΩ c. 100 KΩ Cho biết β = 100. Hình 3-19 (Bài tập 3-19) ĐS (a) 0,59 V rms; (b) 1,91 V rms; (c) 2,46 V rms 3-20 a. Cho mạch khuếch đại ở hình 3-20, tìm giá trị của R B để ngõ ra dao động p-p tối đa. b. Giá trị p-p tối đa của v S là bao nhiêu với R B tìm được ở câu a. Hình 3-20 (Bài tập 3-20) ĐS (a) 601,7 KΩ; (b) 58,08 mv p-p 3-21 Cho mạch khuếch đại ở hình 3-21, tìm: a. Điện trở vào của tầng khuếch đại. b. Điện trở ra của tầng khuếch đại. c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại. 12
d. Độ lợi áp toàn phần của tầng khuếch đại. Hinh 3-21 (Bài tập 3-21) ĐS 3-22 Tìm điện áp ra ở mạch hình 3-22. Hình 3-22 (Bài tập 3-22) ĐS 3-23 Tìm hỗ dẫn của transistor trên mạch hình 3-23 ở nhiệt độ phòng, khi: a. R B = 330 KΩ và β = 50 b. R B = 330 KΩ và β = 150 c. R B = 220 KΩ và β = 50 Hinh 3-23 (Bài tập 3-23) 3-24 Vẽ sơ đồ mạch tương đương về AC của mạch khuếch đại ở hình 3-24 sử dụng mô hình hỗ dẫn của transistor,biết rằng β = 100 Hình 3-24 (Bài tập 3-24) 13
ĐS βr e = 1,08 KΩ; g m = 92,47 ms 3-25 Cho mạch hình 3.25 a) Tìm R1, R2 để ngỏ ra đạt điều kiện maxswing (biên độ cực đại không bị méo dạng). b) Tìm dòng tải I L và dòng collector I C xoay chiều trong trường hợp này: c) Tính độ lợi dòng Ai = I L /I I Vcc = 10V C3 -> oo Ii R2 R1 Rc 900 I L C1 -> oo Q1 = 0.99 RL 900 100 Re C2 --> oo Hình 3-25 (Bài tập 3-25) 3-26 Cho mạch hình 3.26, cho = 100. a) Tìm Rc để điện áp ngỏ ra cực đại (điều kiện maxswing) b) Tính điểm Q và biên độ điện áp ngỏ ra khi đó c) Tính Rin, Rout khi đó 0 Vcc = 10V C3 -> oo R2 9K Q1 Rc C1 -> oo Ii R1 1K 100 Re C2 --> oo RL 1K Rin Hình 3-26 (Bài tập 3-26) 3-27 Cho mạch hình 3-27, cho = 100 a) Tính điểm tĩnh Q của mạch b) Tìm biên độ cực đại không méo dạng của điện áp v L. c) Tính A = VL/Ii, Rin, Rout 0 Rout 14
Vcc = 25V C1 -> oo R2 20K Q1 Rc 1K C2 -> oo Ii R1 5K 2K Re RL 1K + VL - Rin 0 Rout Hình 3-27 (Bài tập 3-27) 3-28 Cho mạch như hình vẽ: JFET có Vp = -4V, I DSS = 12mA V DD = 22V, R D = 5K, R S = 680Ω, R G = 1MΩ, R L = 5K, r DS = 50K. a) Hãy tính điểm tĩnh của mạch Q(V DS, I DS ) VDD b) Xác định hỗ dẫn gm c) Tính độ lợi A V = V L /V S J1 RD VL Vs Rs RG Rs RL Hình 3-27 (Bài tập 3-28) 0 15
Chương 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN. 16