ĐHBK TpHCM–Khoa ĐĐT–BMĐT GVPT: Hồ Trung Mỹ Bài tập ôn thi môn Vật lý bán dẫn – HK (Ngoài các bài tập ở các chương Diode, BJT, và MOSFET, SV làm thêm các BT sau) Chú ý: · Với BJT ở tích cực thuận ta có VBE (NPN) = VEB (PNP) = 0 (Si) và ta sẽ tính gần đúng IC » IE. · BJT ở miền bão hòa có: VBE,sat (NPN) = VEB,sat (PNP) =0 và VCE,sat (NPN) = VEC,sat (PNP) =0.
(a) (b) (a) (b) Hình 4 Hình 4 Hình 4. 1. Xác định xem các diode ở hình 4 đang được phân cực như thế nào (thuận, cân bằng hay ngược) ở mỗi trường hợp? 2. Hãy tìm IXvà VX trong các mạch ở hình 4 dùng mô hình diode sụt áp hằng với VON= 0 V. Cho trước V = 5 V, V2 = –5 V và R = 1 kW. 3. Cho trước mạch ở hình 4, với VS = 8V, Zener có VZ= 5V và PZmax= 200mW. a) Nếu RL =¥, tính trị số của R để Zener được phân cực với IZ = IZmax/2. b) Nếu RL = 200W, tính lại trị của R để Zener được phân cực với IZ = IZmax/2. c) Nếu dùng kết quả của a) thì RL phải thuộc dải giá trị nào để Zener vẫn ở miền ổn áp. 4. Với các trường hợp sau BJT hoạt động ở miền nào? a) NPN: VCB = 0, VCE = 0 b) NPN: VBE = 0, VCE= 0 c) NPN: VCB = 1, VCE= 2
- PNP: VEB = 0, VCE= –4V e) PNP: VCB = –0, VCE = –5 f) PNP: VCB = 0, VCE=0
5. Với hình 5 cho trước VCC = 12V và BJT cób = 100, hãy tìm RB và RC để cho BJT ở miền tích cực thuận
có điểm hoạt động DC (điểm tĩnh Q) là ICQ = 3mA và VCEQ = 6V. Giả sử giữ RB với giá trị vừa tìm được, hãy tìm giá trị RC để mạch vẫn ở miền tích cực thuận.
Hình 5 Hình 5 Hình 5 Hình 5. 6. Với hình 5, hãy tìm RB , RC và RE để cho BJT ở miền tích cực thuận có điểm hoạt động DC (điểm tĩnh Q)
là ICQ = 4 mA và VCEQ = 4V. Biết VCC = 12V, VE = 4V và BJT cób = 100.
7. Với hình 5, hãy tìm RB và RC để cho BJT ở miền tích cực thuận có điểm hoạt động DC (điểm tĩnh Q) là
ICQ = 2 mA và VCEQ = 4V. Biết VCC = 10V và BJT cób = 100.
8. Với hình 5, hãy tìm các giá trị của RC và RE để cho BJT ở chế độ tích cực thuận (biết β=100) với IC = 2mA và VC = 4 V. 9. Hãy tìm điểm làm việc DC (ICQ và VCEQ) của BJT trong các mạch sau và cho biết nó đang ở chế độ nào. Giả sử các BJT có β = 50 và biết BJT nếu ở chế độ tích cực thuận có | VBE | = 0 V..
Hình 5. 10. Xét BJT loại NPN ở chế độ tích cực thuận.
a) Hãy xác định IE ,b vàa cho BJT có IB = 5 μA và IC =0 mA
b) Hãy xác định IB , IC , vàb cho BJT có IE = 1 mA vàa =0.
11. Hãy xác định miền làm việc của BJT loại NPN cób = 100 cho các trường hợp sau:
- IB = 50 μA và IC = 3 mA. b) IB = 50 μA và VCE = 5 V. c) VBE = –2 V và VCE = –1 V.
12. Hãy tìm hiệu suất phátg e , hệ số vận chuyển miền nền B vàb của BJT NPN với các tham số sau: NDE =
1x10 17 cm–3, NAB = 1x10 15 cm–3, Dn = Dp , WB = 120nm, và Lp = Ln = 2μm.
(a)
(b) Hình 5 Hình 5 Hình 5.
13. Cho mạch ở hình 5 với BJT cób =100 , người ta muốn LED tắt khi VI = 0V và LED sáng với ILED =
20mA và VLED = 2 V khi VI =5V. Hãy tính các giá trị linh kiện RB1 và R 1 để cho LED sáng với BJT ở chế độ bão hòa.
14. Cho mạch ở hình 5 với BJT cób =100 , hãy xác định VI để có VCEQ = 6V.
15. Cho mạch ở hình 5.(a) với BJT có IS = 5 x 10–16A vàb >> 1 (để có IE » IC ), hãy tìm VX trong trường
hợp: a) không dùng xấp xỉ VBE ; b) dùng xấp xỉ VBE =0.
16. Cho mạch ở hình 5.(b) với BJT có IS = 5 x 10–17A , hãy tìm VX trong trường hợp: a) VA = ¥ ; b) VA = 5V.
17. Cho mạch ở hình 9 với VCC = 5V, RE = 600W, RC = 5, R 1 = 250KW, R 2 = 75KW,b = 120 và VA = ¥.
Các tụ CC và CE đóng vai trò ghép và bypass tín hiệu AC, nghĩa là khi vẽ mô hình tín hiệu nhỏ ta sẽ nốt tắt chúng và khi phân tích DC sẽ hở mạch chúng. a) Tính điểm tĩnh Q của BJT ( ICQ và VCEQ ). b) Tính các tham số h của mô hình tín hiệu nhỏ. c) Tính hỗ dẫn gm và độ lợi áp AC AV = Vout/Vin d) Điện trở vào nhìn ở cực nền của BJT.
24. Tính ID và VDS của N-EMOS trong hình 6. Biết EMOS có VTN = 1V và n ox
W C Lm = 0 mA/V 2.
Hình 6 Hình 6 Hình 6. 25. Mạch ở hình 6 có VDD = 10V, R 1 = 800KW, R 2 = 500KW, RD = 4KW, RS = 1KW và dùng N-EMOS có
VTN =1V, n ox
W C Lm =100mA/V 2 , và VA = 200V. Hãy tính điểm tĩnh Q ( ID , VDS ) và VGS của N-EMOS này (khi
tính IDQ ta tính gần đúng với l=1/ VA =0) và tìm các tham số gm và điện trở ra ro.
26. Xét mạch hình 6 với vi =0, N-EMOS có VTN = 2V, n ox
W C Lm = 0/V 2 , ta muốn có ID = 0 khi
đó phải phân cực VGG bằng bao nhiêu? Hãy tìm giới hạn điện trở tải của mạch này để cho MOSFET vẫn ở miền bão hoà với VGG vừa được tìm ra?
v TD một số câu hỏi trắc nghiệm Câu 27: Một chuyển tiếp P-N (loại bước) có NA= 10 17 cm-3 và ND =10 15 cm-3. Khi đó điện áp rào thếFB ở 25 oC (biết ni = 10 10 cm-3) là: a) 0 V b) 0 c) 0 V d) 0 V e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 28: Một chuyển tiếp P-N (loại bước) có NA= 10 17 cm-3 và ND =10 15 cm-3. Khi đó tỉ số WP/WN với tiếp xúc P-N chưa được phân cực là: a) 0 b) 0 c) 10 d) 100 e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 29: Diode nào sau đây mà khi sử dụng người ta phải phân cực ngược cho nó: a) Chỉnh lưu b) Schottky c) Đường hầm (Tunnel) d) Zener e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 30: Xét chuyển tiếp PN, với đánh thủng thác lũ, khi nhiệt độ tăng thì độ lớn của điện áp đánh thủng: a) tăng b) giảm c) không đổi d) tăng 10 lần e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 31: Một diode có pha tạp chất NA=10 17 cm-3 bên P và ND=10 15 cm-3 bên N, biết ni= 10 10 cm-3. Diode này có các giá trị pp và pn (đơn vị cm-3) là a) pp= 10 17 vaø pn=10 15 b) pp= 10 15 vaø pn=10 5 c) pp= 10 17 vaø pn=10 2 d) pp= 10 17 vaø pn=10 5 e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 32: Diode Schottky được hình thành từ tiếp xúc a) P-N b) kim loại-N c) kim loại-P d) P-bán dẫn thuần e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 33: Diode Zener hoạt động ổn áp dựa trên cơ chế đánh thủng nào? a) đánh thủng thác lũ b) đánh thủng Zener c) a) và b) d) a) và/hoặc b) e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 34: Một diode hoạt động ở ID=0, điện dung khuếch tán CD ở 25 oC của nó là bao nhiêu (biết thời
gian đi qua diode làtT= 5ns)?
- 100pF b) 200pF c) 400 pF d) 500 pF e) cả 4 ĐS trên đều sai
Câu 35: Tìm điện trở AC rD và điện trở DC RD của diode nếu điểm Q của nó là ID= 5mA và VD=0 (xét ở 27 oC, VT = 0 V) a) rD = 2 và RD =70W b) rD =4 và RD=120W c) rD =5W và RD =160W b) rD = 5W và RD = 140W e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 36: Khi tăng áp phân cực ngược diode biến dung thì điện dung tiếp xúc CJ của nó sẽ: a) tăng b) giảm c) tăng gấp đôi d) giảm phân nửa e) cả 4 ĐS trên đều sai Câu 37: Diode Schottky thường được sử dụng cho mạch a) ổn áp b) chỉnh lưu c) tắt/dẫn tốc độ cao d) dòng cao e) cả 4 ĐS trên đều sai
Câu 38: Hình 21 với N-EMOS có n ox
W C Lm =1000mA/V 2 , VTN =0, VG =5V và VD =0. Mạch cho dòng điện
- I = 840 mA b) I = 800 mA c) I = 760 mA d) I = 720 mA e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 39: Với mạch hình 22, giả sử λ=0, VTN =0, m nCox = 2mA/V 2 , M1 vẫn ở miền bão hòa khi W/L có trị số
- > 4 b) £ 1 c)£ 5 d)£ 4 e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 40: Hình 23 là mạch gương dòng điện với M1 và M2 có các tham số: (m nCox ) M 1 = 2 (m nCox ) M 2 ;
VTN,M1 = VTN,M2 ; l M1= l M2 =0. Muốn có I x=3 Ibias thì (W/L)M2/(W/L)M1 bằng
- 4 b) 6 c) 3/2 d) 2/3 e) 4 ĐS trên đều sai Câu 41: Mạch ở hình 24 có VDD=10V, R 1 =800kW, R 2 =500kW, RD =4kW, RS =1kW và dùng N-EMOS có
VTN =1V, n ox
W C Lm =2mA/V 2 ,và VA =150V MOSFET này có gm (chol=0) và điện trở ra ro là ( gm ; ro )
a)»(3;94) b)»(3;80KW) c)»(2;53KW) d)»(2;94) e) 4 ĐS trên đều sai
Hình 21 Hình 22 Hình 23 Hình 24
Câu 42: Mạch gương dòng điện ở hình 25 với các BJT có cùng VBEQ = 0, VA =¥,b= 100 và đặc điểm cấu
tạo giống nhau, chỉ khác về diện tích miền phát của Q 2 gấp 2 lần diện tích miền phát của Q 1. Giả sử giá trị RL vẫn làm cho Q 2 ở chế độ tích cực thuận, VCC =3V và RREF =2, khi đó dòng qua RL là a) 1 mA b) 1 mA c) 2 d) 2 e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 43: Với hình 26, người ta đo được các điện thế VB = 4 và VC = 1V. Từ đó suy ra BJT này cób là
- 49 b) 50 c) 66 d) 70 e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 44: Hình 27 với R 1 =10KW, R 2 =5KW, RC = RE =1KW,b=100, VCC =15V và VBE =0. BJT có trị số hie là
a)» 601 W b) » 621 W c) » 646 W d)» 692 W e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 45: Hình 27 với R 1 =10KW, R 2 =5KW, RE =1KW,b=100, VCC =15V và VBE =0. BJT vẫn ở tích cực thuận
khi RC : a) < 2255W b) < 2352W c) < 2453W d) < 2557W e) 4 ĐS trên đều sai
Câu 46: Mạch ở hình 27 với R 1 =10KW, R 2 =5KW, RC = RE =1KW,b=100, VCC =15V và VBE =0. Nếu BJT có
Cbe =20pF và Cbc =5pF thì tần số cắt fT có trị số là a)» 1 GHz b) » 1 GHz c) » 1 GHz d)» 1 GHz e) 4 ĐS trên đều sai Câu 47: BJT trong hình 28 được phân cực ở chế độ a) Tắt b) Tích cực ngược c) Tích cực thuận d) Bão hòa e) 4 ĐS trên đều sai Câu 48: Mạch khuếch đại ở hình 29 dùng BJT có VBEQ =0. Người ta chọn trị số R 1 và R 2 sao cho VCE =3V