负偏压温度不稳定性（NBTI）-氢反应模
型
本组成员：ZY1114126 孙道宇
ZY1114107 高鹏飞
SY1114307 王亚辉
SY1114227 苏泉
摘要
负偏压不稳定性（NBTI)现在已经成为影响PMOS器件失效的一个关键因素，NBTI使器件的失效已经成为人们越来越关注的问题。本文对NBTI效应的影响因素及失效模式做了分析，并对PMOSFET中的NBTI效应机理中的氢反应模型做了研究。并对后续的可视化仿真做了基础工作。
关键词：NBTI PMOS失效机理氢反应模型
1.NBTI的定义及使PMOSFET器件退化的表现
NBTI效应是指对器件施加负的栅压和温度应力条件下所发生的一系列现
V的负向漂移，亚阈象，NBTI效应对器件的退化作用主要表现为阈值电压th
值斜率S的减小，跨导
G和漏电流ds I的减小等。随着MOSFET进一步向纳
m
米级发展，器件沟长越来越短，栅氧厚度越来越薄都使NBTI效应越来越严重，新工艺采用诸如氮化硼氧等的采用也是MOSFET器件的可靠性问题变得越来越复杂。
2.PMOSFET中的NBTI效应研究
NBTI对PMOSFET器件最大的影响就是阈值电压的负向漂移，因此，阈值电压的漂移是器件失效的主要特征。我们把10%
作为在NBTI效应
ΔV
%
th
下的“失效判据”。只要阈值电压的漂移量大于10%我们就判定器件失效。
我们分析影响NBTI效应因素时，采用的是只让一个量改变而其他量不变的方法。因此我们主要从以下几个方面分析影响NBTI的因素：
1.在一定温度和栅压应力下，时间应力对NBTI效应的影响;
2.应力温度对NBTI效应的影响；
3.栅压应力对NBTI效应的影响；
4.PMOSFET器件结构对NBTI效应的影响。
在每种情况下我们分析器件阈值电压的漂移情况，根据失效判据确定器件是否失效。
3.影响NBTI的因素
3.1.应力时间对NBTI的影响
3.1.1阈值电压随时间的漂移情况
上图a ，b 分别给出在线性坐标下和双对数坐标下的阈值电压th V 随应力时间的漂移情况。从图中可以看出随着应力时间的增加，阈值电压的退化也不断增加。阈值电压和界面陷阱及氧化层电荷的关系如下：
()
ox
C B Q
F
ox
C s it
Q
f
Q
ms ox C B Q
F FB V th V -
Φ
-Φ+-
Φ=-Φ-=22 ①
式①中，ms Φ是指多晶硅与衬底间的接触电势差；
()()
i n D N ln q K T F Φ?=，称为费米势，其中q 是电子电荷，D N 是
衬底的掺杂浓度，i n 是本征载流子浓度，K 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度；
B
Q
为耗尽区的电荷密度，其值为[]21S
V A qN 02εεd x
A qN
B
Q
-=-=，其
中q 是电子电荷，A
N
是受主杂质浓度，S V 是是半导体表面势，0
ε真空介电常数，ε二氧化硅介电常数；
ox C 单位面积氧化层电容，ox t 0εεn μox C =，ox t 是栅氧厚度，n μ是电子的迁移率；
f Q 是氧化层电荷密度；
FB V 是平带电压，()ox C s Φit Q f Q ms ΦFB V +-=，其中it Q 是界面陷阱电荷密度，s Φ是表面势。
图b 为双对数坐标下阈值电压漂移率与时间的关系，很显然，在双对数坐标下器件的阈值电压漂移率与应力时间成线性关系。也就是说NBTI 效应导致器件阈值电压漂移符合幂函数变化的规律，其退化表达式符合关系式：
(
)nlgt
1A tho
V
th
ΔV lg += ②
从而得出：
n
At
%th
V
= ③
式中th ΔV 是阈值电压变化量；
tho V 阈值电压初始值； 1A 工艺相关常数；
n 是和工艺器件相关的条件参数； t 是时间；
。
3.1.2漏电流随应力时间的漂移
在NBTI 应力作用下，饱和区漏电流退较线性区漏电流大。因为在NBTI 过程中阈值电压的退化量最为明显，而漏电流的退化受阈值电压的漂移影响是非常大的。可以通过饱和、线性漏电流两者与阈值电压的关系推导出阈值电压的漂移对他们退化的影响。
先来看饱和漏电流与阈值电压的关系，饱和漏电流的公式如下：
()
()
2
th
gs
2
th
gs
ox
n ds V V
2
βV V
2L
C Wu I -=
-=
④
对饱和漏电流公式求微分经整理可得到：
th gs th
ds
ds
V V dV 2
I dI --= ⑤
对上式取近似值就可以得到阈值电压漂移对饱和漏电流退化的影响：
th
gs th dast
dast V V ΔV 2
I ΔI --= ⑥
式中W 是沟道宽度； n u 是电子迁移率； ds I 是饱和漏电流； gs V 是栅压应力； th V 是阈值电压； L 是沟道长度；
β是共发射极电流放大系数；
ox C 是单位面积氧化层电容，ox t 0
εεn μox C =，ox t 是栅氧厚度，
n μ是电子的迁移率。
线性漏电流与阈值电压的关系，线性电流的公式： ()()ds th gs ds th gs
n
dl V V V βV V V
L
Wu I -=-=
⑦
对线性漏电流公式求关于阈值电压的微分，经整理可得：
th
gs th dl
dl
V V dV I dI --
= ⑧
对上式取近似值可得：
th gs th
dl
dl
V V ΔV I ΔI --
= ⑨
式中dl I 是线性漏电流； ds
V 是漏电压。
有上述关系可以得出这样的结论：随着应力时间的增加，阈值电压漂移， 漏电流也产生退化。阈值电压的漂移使线性漏电流和饱和漏电流都减小，根据他们的关系可以知道，阈值电压的漂移使漏电流的退化量更大。 3.2应力温度对NBTI 效应的影响
图-c不同温度下阈值电压的漂移量与时间的关系图c中可以看，在相同栅压应力不同温度应力下，器件阈值电压漂移量的退化率基本相同，但其退化的幅度不同，应力温度越高，则阈值电压的漂移量就越大。这彰显了温度对NBTI的加速作用。NBTI效应，顾名思义，是负偏置电压和温度共同作用的结果。很多文献认为温度对NBTI效应的促进作用主要表现在它可以加速在NBTI效应中反应产物在栅氧化层中的扩散速度，反应产物在栅氧化层中的扩散加快，则使得NBTI反应中的准平衡态向正向反应的方向进行，从而加剧了PMOS器件中的NBTI效应。
图d-不同栅压应力下阈值电压漂移量与温度的关系
图d 则给出了在不同栅压应力下，器件阈值电压的漂移量与应力温度
KT 1之间的关系。从图中可以看出，在单对数坐标下，阈值电压的漂移量与
KT 1之间成近似的线性关系。
实际上就是阈值电压漂移量随着KT 1的变化按指数分布规律变化，温度T 越高，KT 1越小，器件退化越大，其中曲线斜率为激活能。有实验数据可得此时的失效模型为：
KT)E exp(*C %ΔV a th
-=
式中%th
ΔV
是阈值电压的漂移率；
C 是常数；
a E 温度对阈值电压退化的激活能； K 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度。
3.3 栅压应力对NBTI 效应的影响
NBTI 之所以成为目前可靠性的主要问题之一，主要还是器件栅氧厚度的减小导致纵向电场的增加，使得NBTI 效应愈加显著。实验中，对栅氧厚度
1.4nm
T
的器件采用不同的栅压应力，来研究纵向电场对NBTI的效应。
ox
应力过程主要监测器件的阈值电压
V，用阈值电压来表征器件的NBTI退化。
th
图e-不同栅压应力下器件退化与时间的关系
对器件施加不同的栅压应力，其值分别为-2.0V,-2.2V,-2.4V。图e给出不同栅压应力下PMOS器件阈值电压的漂移百分比，均与应力时间成幂函数的关系。相同温度应力下，栅压应力越高，器件退化就越严重。
图-f-阈值电压漂移百分比与栅压应力之间的关系
图f 为器件退化与栅压应力之间的关系。从图中可以明确的看出，阈值电压的漂移与栅压应力在单对数坐标下为线性关系，由此可以得出其失效模型为：
()g 11th V *βExp *C ΔV =
式中th ΔV 是阈值电压的变化量；
1C 是常数；
1
β是常数；
g
V 是栅压应力。
3.4 PMOS 器件结构尺寸对NBTI 效应的影响
随着半导体技术的不断发展，器件尺寸在不断减小。在此过程中，人们研究发现，尽管NBTI 应力是一种沿器件沟道均匀的栅压应力，然器件尺寸的不断减小还是给器件NBTI 效应带来了一定的影响，从而使人们相信器件的横向尺寸也必须要纳入到影响NBTI 效应的因素中。因此，本节介绍器件结构尺寸包括栅宽、栅长、栅氧厚度的变化对PMOS 器件NBTI 效应的影响。 3.4.1 栅宽对PMOS 器件NBTI 效应的影响
图-g在NBTI应力作用下器件阈值电压的漂移随栅宽的变化情况
图-g给出了在NBTI应力作用下，不同沟道宽度W器件阈值电压漂移量随栅
V漂移随着器件沟道宽度宽变化的关系。从图中可以看出，器件阈值电压th
W的变化并不是单一的变化关系。当栅宽较宽时，随W的减小，从100μm到
V的漂移减小；而当W再继续减小的时候，从4μm到4μm，阈值电压th
0.4μm，阈值电压的漂移又出现了增大的现象。从而在栅宽的减小过程中
NBTI退化出现了极小值点。
图-h 不同沟道亚阈摆幅的退化
从图g 可以明显的看出，超窄沟道对器件退化的加剧作用要超过宽沟的加 剧作用。对宽度分别为100μm 和0.4μm 器件亚阈摆幅的退化进行了提取，如图h 。从图中可以看出，超窄沟器件亚阈摆幅的退化远远大于宽沟器件的退化。这说明超窄沟器件较宽沟器件更容易加剧界面陷阱在NBTI 应力过程中的增加，从而造成超窄沟器件退化的增大。 3.4.2 栅长对PMOS 器件NBTI 效应的影响
图-m 在NBTI 作用下，器件阈值电压随栅长的变化关系
图m 给出了在NBTI 应力作用下，不同沟道长度器件阈值电压漂移随栅长 的变化关系。所采用的测试器件栅长范围从1μm 到0.09μm 。从图中可以清楚的看出，栅氧长度对NBTI 退化的影响十分显著。随着栅氧长度的减小，NBTI 退化明显增大，并在双对数坐标下，NBTI 退化与栅长遵循线性关系，即满足：
B th L *A %ΔV -=
式中%ΔV th 是器件阈值电压漂移率； A 、B 是常数；
L 是器件沟道长度。
3.4.3 栅氧厚度对PMOS 器件NBTI 效应的影响
图-n 不同栅氧厚度下，器件阈值电压的漂移与时间的关系
图n 给出了不同栅氧厚度ox t 器件的阈值电压th V 漂移随应力时间的关系。
器件栅氧厚度分别为7nm 、4nm 和1.4nm 。很显然随着栅氧厚度的减小，NBTI 退化增大。有些资料中还说明栅极结构中的氮等一些物质对NBTI 也有很大的影响，因此增强了器件的NBTI 退化。
从前面的实验分析讨论可知，除了具体的器件工艺以外，NBTI 应力时间，应力温度，负栅压的大小对PMOS 器件NBTI 寿命都有着非常重要的影响。除此之外，器件的结构如栅宽W ，栅长L ，栅氧厚度ox t 等也与NBTI 相关。
4.PMOSFET 中的NBTI 效应机理研究
目前人们对NBTI 的物理机理有了基本的了解，普遍研究认为PMOSFET 中
的NBTI 效应是和2SiO Si 界面处施主性界面态和正氧化层电荷的产生有着密切的关系。人们希望NBTI 的退化模型可以用来解释NBTI 应力过程中所出现的各种现象，如：阈值电压th V 漂移与时间呈小数幂指数关系，指数值约为
0.2-0.3;NBTI 效应引起的器件退化随着温度及负栅压的增大而增大。本文寻找到了NBTI 效应发生的机制以及对器件造成影响的因素，并且建立了关于NBTI 效应产生的物理模型。
4.1引起器件退化的2SiO Si -系统的主要缺陷
在PMOS 器件中，通常把有栅电极层、栅介质层和Si 衬底构成的结构称为栅结构。其中栅电极层的功函数、栅氧介质的厚度、介电常数、介质层电荷及界面缺陷密度等因素直接决定着PMOS 器件的阈值电压。在当代的超深亚微米P MOS 技术中，栅电极层为重掺杂的多晶硅和硅化物的复合结构，栅介质为高质量的热氧化2SiO 。该2
S i O
介质层与Si 衬底组成的硅一二氧化硅系统对器
件性能有着至关重要的影响。硅一二氧化硅系统电荷会给器件带来很严重的影响，包括阈值漂移及不稳定性。因此，过去人们为解决硅器件的稳定性问题，对硅一二氧化硅系统的性质进行了相当广泛而深入的研究。同时NBTI 退化与这个系统在应力作用下缺陷电荷态的变化是密切相关的。 4.1.1 2SiO Si -系统的主要缺陷
首先我们先看几个在硅一二氧化硅系统中的定义，这些电荷和NBTI 效应失效有着必然的联系。
二氧化硅中的固定表面电荷。在硅一二氧化硅系统中，当通过种种措施防 止和消除了可动离子的沾污后，仍然发现存在着大量的正电荷。由于这种准界面电荷在制备中可重复的进入器件，并且在偏置一温度应力下保持位置固定，因此被称为固定电荷。
界面陷阱电荷。界面陷阱(也称为表面态或界面态)是指存在于硅．二氧 化硅界面处而能值位于硅禁带中的一些分立的或连续的电子能态(能级)，由
于它们可以在短时间内和衬底半导体交换电荷，因此又被称为快界面态。 硅一二氧化硅系统缺陷的增加是造成器件退化的主要原因。对NBTI 效应来说，已经被证实器件退化是由界面陷阱及氧化层电荷的增加而导致的。 4.1.2 硅一二氧化硅界面的成键结构
在体硅材料中，每一个硅原子和其它相邻的四个硅原子成键。当硅被氧化后，(100)和(111)硅表面的键结构如下图所示，大多数的硅原子与表面氧原子成键。而一些硅原子与氢成键。界面陷阱是在2SiO Si 界面处有一个未配对电子的硅原子，通常表示为?≡Si Si 3，其中的≡代表了三个完整的连接到另外硅原子上的键(3Si )，而?代表了第四个悬挂键中未成对的电子，下面是硅一二氧化硅界面的成键图示：
4.2 NBTI 效应的物理模型
PMOS 器件在NBTI 应力下造成的器件参数退化已经成为严重影响CMOS 电路寿命的可靠性问题之一。虽然我们对NBTI 效应做了广泛的研究，但具体的失效机理我们还是不能完全确定。
一种模型认为是SiH 在高场下的断裂最终导致缺陷和扩散物质的产生，从而使器件形成了界面陷阱和正的栅氧化层电荷,这就是我们所说的氢反应模型。这种模型都是在结合了大量NBTI 退化实验的基础上提出的，所以在一定范围内能够解释NBTI 的退化现象。
氢反应模型
当硅表面经过氧化处理后，大多数的硅原子与表面氧原子成键，但因两种材料不能完全匹配，还会有一些硅原子不能成键。当在氢条件下退火后，一些硅原子可以与氢形成硅氢键，因在NBTI 应力期间，硅氢键具有较低的激活能，很容易就会断裂，从而为器件退化埋下伏笔。我们先看一下氢反应模型的有关图示，如下图所示：
氢界面表征式：
SiH 3Si ≡
氢反应模型认为，高场高温条件下可以使2SiO Si 界面处的Si-H 键易于断裂：
+
+?≡→≡H Si Si SiH Si 33
其中，0H 是一个中性的间隙氢即氢原子。有计算表明带正电的氢离子一(即质子)是界面处唯一稳定的电荷态，并且+H 可以直接和SiH 反应形成界面陷阱，反应式为：
233H Si Si H
SiH Si +?≡→+≡+
这是因为SiH 合成(或者使悬挂键化学元素钝化)被极化，Si 与H 的电负性不同，Si 电负性为1.8，而H 的电负性为2.1。因此，H 较Si 更容易显负电性，从而使在Si 原子附近呈现出一个正电中心而在H 原子附近呈现出一个负电中心。可动的+H 向SiH 粒子负电偶区域迁移，进而+H 与-H 反应生成2H ，留下一个带正电的陷阱中心。
6.参考文献
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1.质点运动学单元练习（一）答案 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r )(21m j i r )(242m j i r )(3212m j i r r r )/(32s m j i t r v （2）)(22SI j t i dt r d v )(2SI j dt v d a )/(422s m j i v )/(222 s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o cos sin
9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5 s m t h dt ds v /1094.1cos 32 （2）当旗杆与投影等长时，4/ t h s t 0.31008.144 10．解： ky y v v t y y v t dv a d d d d d d d -k y v d v / d y C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2 020 2 121ky v C )(22 22y y k v v o o
第1章 常用半导体器件 1.1选择合适答案填入空内。 (l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体，加入( C )元素可形成P 型半导体。 A.五价 B. 四价 C. 三价 (2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将(A) 。 A.增大 B.不变 C.减小 (3)工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时，I C 从l mA 变为2mA ，那么它的β约为( C ) 。 A.83 B.91 C.100 (4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。 A.增大； B.不变； C.减小 1.3电路如图P1.2 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。设二极管导通电 压可忽略不计。 图P1.2 解图P1.2 解：i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。 1.4电路如图P1.3所示，已知t u i ωsin 5=(V )，二极管导通电压U D =0.7V 。试画出i u 与o u 的 波形图，并标出幅值。 图P1.3 解图P1.3
1.6电路如图P1.4所示, 二极管导通电压U D =0.7V ,常温下mV U T 26≈，电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波，有效值为10mV 。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？ 解：二极管的直流电流 ()/ 2.6D D I V U R mA =-= 其动态电阻: /10D T D r U I ≈=Ω 故动态电流的有效值：/1d i D I U r mA =≈ 1.7现有两只稳压管，稳压值分别是6V 和8V ，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，则又可得到几种稳压值？各为多少？ 解：(1)串联相接可得4种：1.4V ；14V ；6.7V ；8.7V 。 1、两个管子都正接。（1.4V ） 2、6V 的管子反接，8V 的正接。(6.7V) 3、8V 的反接， 6V 的管子正接。(8.7V) 4、两个管子都反接。（14V ） (2)并联相接可得2种：0.7V ；6V 。 1、 两个管子都反接，电压小的先导通。(6V) 2.、一个正接，一个反接，电压小的先导通。（0.7V ） 1.8 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P1.8所示电路中电阻R 的取值范围。 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
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第一章 质点动力学 (2) 一、填空题 1. 角坐标 角速度 角加速度 2. （1）=ωdt d θ =α22dt d θ （2）积分 角速度 运动方程)(t θ 3. 圆周 匀速率圆周 4. θsin v 二、选择题 1. C 2. D 3. B 三、计算题 1. 一质点在半径为m 10.0的圆周上运动，其角位置为2 42t +=θ，式中θ的单位为 rad ，t 的单位为s 。 （1）求在s t 0.2=时质点的法向加速度和切向加速度。（2）t 为多少时，法向加速度和切向加速度的值相等？ 答案：（1）26.25-?=s rad a n ，28.0-?=s rad a t （2） s t 35.0= 2. 质点在oxy 平面内运动，其运动方程为j t i t r ???)3()2(2-+=，式中各物理量单位为国际制单位。求：（1）质点的轨迹方程；（2）在1t =1s 到2t =2s 时间内的平均速度； （3）1t =1s 时的速度及切向和法向加速度；（4）1t =1s 时质点所在处轨道的曲率半径。 答案：（1）432 x y -=， （2）j i v ???32-= （3）t=1s 时，j i v ???221-=，j a ??2-=，2=τa ，2=n a ， （4）24=ρ
模拟电子技术作业答案 班级_________ _ 学号_____ __ 姓名_____________ 第1章半导体二极管及其应用电路 1．二极管电路如图1所示，设二极管是理想的。试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出A、O两端电压U AO。 (a)(b) 图1 解：图a：对D1有阳极电位为 0V，阴极电位为－12 V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15 V，故D2反偏截止，U AO=0 V。 图b：对D1有阳极电位为12 V，阴极电位为0 V，对D2有阳极电位为12 V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使V A＝－6V；D1反偏而截止，故U AO＝－6V。 2．电路如图2所示，设二极管为理想的，输入电压为正弦波，试分别画出各图输出电压的波形。 (a)(b) 图2 解：图（a）：图（b）：
3．电路如图3所示，已知u i =5sin t (V)，二极管导通电压U D ＝。试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。 图3 解： 4．电路如图4所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图4（b ）所示，二极管导通电压U D ＝。试画出输出电压u O 的波形，并标出幅值。 (a) (b) 图4 解： 5．电路如图5所示，所有稳压管均为硅稳压管，稳定电压U Z1=6V ，U Z2=8V ，假设输入信号U I 足够大，二极管正向导通压降为。试分析图5所示各电路的工作情况，并求输出电压U O 的值。 (a) (b) (c) (d) 图5 解：一般情况下，稳定电压不同的稳压管在电路中是不能直接并联使用的。本题主要涉及稳压二极管在电路中串联使用的问题。在起稳压作用时，稳压管应反向接入电路，以保证其工作在反向击穿区。如果稳压管正向接入电路，那么它在电路中的作用相当于普通二极管，工作在正向特性区间，导通压降为。电路中电阻R 为限流电阻，保证各稳压管正常工作。 图5(a)所示电路中，稳压管D Z1和D Z2均反向接入电路，可以判定两个稳压管均工作在反向击穿区，在电路起稳压的作用。因此输出电压O U 为两个稳压管稳定电压的叠加，即 O 6V 8V =14V U U U =+=+Z 1Z 2 图5(b)所示电路中，稳压管D Z1正向接入电路，工作在正向导通状态；稳压管D Z2反向接入电路，工作在反向击穿区，起稳压作用。因此，输出电压为 O 0.7V 8V =8.7V U U U =+=+D 1Z 2 同理，图5(c)所示电路中，稳压管D Z1起稳压作用，稳压管D Z2正向导通。输出电压为 O 6V 0.7V =6.7V U U U =+=+Z 1D 2 图5(d)所示电路中，稳压管D Z1和D Z2均正向导通。输出电压为
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本习题版权归物理与科学技术学院物理系所有，不得用于商业目的 《大学物理》作业 No.5 光的衍射 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题： 1. 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小。若使单缝宽度a 变为原来的 23，同时使入射的单色光的波长λ 变为原来的3 / 4，则屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的 宽度?x 将变为原来的 [ ] (A) 3 / 4倍 (B) 2 / 3倍 (C) 9 / 8倍 (D) 1 / 2倍 (E) 2倍 解：单缝衍射中央明纹两侧第一暗纹中心间距离为中央明纹线宽度： θtg 2f x =? 由第一暗纹中心条件： λθ=sin a 即 a λ θ= sin 当θ 小时，有 θθsin tg ≈ ∴ a f x λ 2≈? 已知题意：122 3 a a = ， 4/312λλ= ,可得 ()()1112 2 2 2 12212x a f a f x ?=???? ??= =?λλ ∴ a 、λ 改变后的中央明纹宽度(?x )2变为原来宽度(?x )1的1/2 故选D 2. 波长 λ=500nm(1nm=10- 9m)的单色光垂直照射到宽度a =0.25 mm 的单缝上，单缝后面 放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d =12 mm ，则凸透镜的焦距f 为 [ ] (A) 2 m (B) 1 m (C) 0.5 m (D) 0.2 m (E) 0.1 m 解：由单缝衍射第一暗纹中心条件： λθ±=sin a 可得中央明纹线宽度a f x λ 2=? 而其余明纹线宽度a f x λ ='? 故中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离应是其余明纹线宽度 单缝 λa L E f O x y
【4-1】电路如图所示，晶体管的β＝100，U BE ＝ V，饱和管压降U CES ＝ V；稳压 管的稳定电压U Z ＝4V，正向导通电压U D ＝ V，稳定电流I Z ＝5 mA，最大稳定电流 I ZM ＝25 mA。试问： （1）当u I 为0 V、 V、 V时u O 各为多少？ （2）若R c 短路，将产生什么现象？ 【相关知识】 晶体管工作状态的判断，稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。 【解题思路】 （1）根据u I 的值判断晶体管的工作状态。 （2）根据稳压管的工作状态判断u O 的值。 【解题过程】 （1）当u I ＝0时，晶体管截止；稳压管的电流 在I Z 和I ZM 之间，故u O ＝U Z ＝4 V。 当u I ＝时，晶体管导通，基极电流 假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流 由于u O ＞U CES ＝ V，说明假设成立，即晶体管工作在放大状态。 值得指出的是，虽然当u I 为0 V和 V时u O 均为4 V，但是原因不同；前 者因晶体管截止、稳压管工作在稳压区，且稳定电压为4 V，使u O ＝4 V；后者 因晶体管工作在放大区使u O ＝4 V，此时稳压管因电流为零而截止。 当u I ＝ V时，晶体管导通，基极电流 假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流 在正电源供电的情况下，u O 不可能小于零，故假设不成立，说明晶体管工作在饱和状态。 实际上，也可以假设晶体管工作在饱和状态，求出临界饱和时的基极电流为 I B = mA＞I BS ，说明假设成立，即晶体管工作在饱和状态。 （2）若R c 短路，电源电压将加在稳压管两端，使稳压管损坏。若稳压 管烧断，则u O ＝V CC ＝12 V。 若稳压管烧成短路，则将电源短路；如果电源没有短路保护措施，则也将因输出电流过大而损坏 【方法总结】 （1）晶体管工作状态的判断：对于NPN型管，若u BE ＞U on （开启电压），则处 于导通状态；若同 时满足U C ≥U B >U E ，则处于放大状态，I C ＝βI B ；若此时基极电流
2.10 在图P2.9所示电路中，设静态时I C Q ＝2mA ，晶体管饱和管压降U C E S ＝0.6V 。试问：当负载电阻R L ＝∞和R L ＝3k Ω时电路的最大不失真输出电压各为多少伏？ 解：由于I C Q ＝2mA ，所以U C E Q ＝V C C －I C Q R c ＝6V 。 空载时，输入信号增大到一定幅值，电路首先出现饱和失真。故 V 82.32 CES CEQ om ≈-= U U U Ω=k 3L R 时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故 V 12.22 ' L CQ om ≈= R I U 2.11 电路如图P2.11所示，晶体管的β＝100，'bb r =100Ω。 （1）求电路的Q 点、u A &、R i 和R o ； （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？ 解：（1）静态分析： V 7.5)( A μ 101mA 1 V 2e f c EQ CEQ EQ BQ e f BEQ BQ EQ CC b2b1b1 BQ =++-≈≈+=≈+-= =?+≈ R R R I V U I I R R U U I V R R R U CC β 动态分析： Ω ==Ω≈++=-≈++-=Ω≈++=k 5k 7.3])1([7 .7)1()(k 73.2mV 26) 1(c o f be b2b1i f be L c EQ bb'be R R R r R R R R r R R A I r r u ββββ∥∥∥& （2）R i 增大，R i ≈4.1k Ω；u A &减小，e f ' L R R R A u +-≈& 2.18 电路如图P2.18所示，晶体管的β＝80，r b e =1k Ω。 （1）求出Q 点； （2）分别求出R L ＝∞和R L ＝3k Ω时电路的u A &和R i ；
《大学物理AII 》作业 机械振动 一、 判断题：（用“T ”表示正确和“F ”表示错误） [ F ] 1．只有受弹性力作用的物体才能做简谐振动。 解：如单摆在作小角度摆动的时候也是简谐振动，其回复力为重力的分力。 [ F ] 2．简谐振动系统的角频率由振动系统的初始条件决定。 解：根据简谐振子频率 m k = ω，可知角频率由系统本身性质决定，与初始条件无关。 [ F ] 3．单摆的运动就是简谐振动。 解：单摆小角度的摆动才可看做是简谐振动。 [ T ] 4．孤立简谐振动系统的动能与势能反相变化。 解：孤立的谐振系统机械能守恒，动能势能反相变化。 [ F ] 5．两个简谐振动的合成振动一定是简谐振动。 解: 同向不同频率的简谐振动的合成结果就不一定是简谐振动。 二、选择题： 1. 把单摆从平衡位置拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时。若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相位为 [ C ] (A) θ; (B) π2 3 π2 1。 解：对于小角度摆动的单摆，可以视为简谐振动，其运动方程为： ()()0cos ?ωθθ+=t t m ，根据题意，t = 0时，摆角处于正最大处，θθ=m ，即： 01cos cos 0000=?=?==??θ?θθ 2．一个简谐振动系统，如果振子质量和振幅都加倍，振动周期将是原来的 [ D ] (A) 4倍 (B) 8倍 (C) 2倍 ? (D) 2倍 解： m T k m T m k T ∝?=??? ???== /2/2πωωπ ,所以选D 。 3. 水平弹簧振子，动能和势能相等的位置在：[ C ] (A) 4A x = (B) 2A x = (C) 2 A x = (D) 3 A x = 解：对于孤立的谐振系统，机械能守恒，动能势能反相变化。那么动能势能相等时，有：
第一章 质点运动学 课 后 作 业 1、一质点沿x 轴运动，其加速度a 与位置坐标x 的关系为 a ＝2＋6 x 2 (SI) 如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度． 解：设质点在x 处的速度为v ， 62d d d d d d 2x t x x t a +=?== v v 2分 () x x x d 62d 0 20 ??+=v v v 2分 ( ) 2 2 1 3 x x +=v 1分 2、一质点沿x 轴运动，其加速度为a 4t (SI)，已知t 0时，质点 位于x 10 m 处，初速度v 0．试求其位置和时间的关系式． 解： =a d v /d t 4=t ， d v 4=t d t ? ?=v v 0 d 4d t t t v 2=t 2 3分 v d =x /d t 2=t 2 t t x t x x d 2d 0 20 ?? = x 2= t 3 /3+x 0 (SI) 2分 3、一质点沿半径为R 的圆周运动．质点所经过的弧长与时间的关系为 22 1 ct bt S += 其中b 、c 是大于零的常量，求从0=t 开始到切向加速度与法向 加速度大小相等时所经历的时间．
解： ct b t S +==d /d v 1分 c t a t == d /d v 1分 ()R ct b a n /2 += 1分 根据题意： a t = a n 1分 即 ()R ct b c /2 += 解得 c b c R t -= 1分 4、如图所示，质点P 在水平面内沿一半径为R =2 m 的圆轨道转动．转动的角速度与时间t 的函数关系为2kt =ω (k 为常量)．已知s t 2=时，质点P 的速度值为32 m/s ．试求1=t s 时，质点P 的速度与加速度的大小． O R P 解：根据已知条件确定常量k () 222/rad 4//s Rt t k ===v ω 1分 24t =ω, 24Rt R ==ωv s t 1=时， v = 4Rt 2 = 8 m/s 1分 2s /168/m Rt dt d a t ===v 1分 22s /32/m R a n ==v 1分 () 8.352 /12 2=+=n t a a a m/s 2 1分 5、一敞顶电梯以恒定速率v 10 m/s 上升．当电梯离地面h =10 m 时，一
2.分别改正下图所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原 （a）静态时，发射结正偏，集电结反偏，-VCC改为+VCC (b) 没有RB发射结会烧坏，集电结不能反偏 （c）没有RB1当ui=0时发射结两端电压为零，VBB反过来。 （d）没有RB在交流通路中，VBB短路，交流信号加不进来。 3.放大电路及三极管输出特性如下图所示。 ①在输出特性曲线上画出直流负载线。如要求I CQ=2mA，确定此时的静态工作点，并确 定此时的R b的值； ②利用图解法分别求出R L=∞和R L=3kΩ时的最大不失真输出电压U om（有效值）； ③若R b调至150kΩ且i B的交流分量i b（t）=20sinωt(μA)，画出i C和u CE的波形图，这时出现什么失真？
解：（1）直流负载线 12 ,.4,0====-=Ce C c ce C c CC ce U O I I U R I V U 作负载线得：I CQ =40μA Ω =≈+=k R U R I V b CE b B CC 30004 .012 （2）R L =∞直流负载线与交流负载线重合Uom=6/1.414=4.23V R L =3K ?,R L //R C =1.5 K ? 当 U CEQ +1.5*I CQ =9 ,Uom=1.5*I CQ/1.414=2.12V
(3) 当RB=150K ?时，IBQ=80Ma 4.电路如图P2.7所示，晶体管的β=80 ，'100bb r =Ω。分别计算L R =∞和3L R k =Ω时的Q 点、u A 、i R 和o R 。 解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、be r 均相等，它们分别为：
?物理系_2014_09 《大学物理AII 》作业 No.7 光场的量子性 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．黑体辐射的经典理论解释------维恩公式会出现“紫外灾难”现象。 解：教材155页。 [ F ] 2．光电效应中，光子与电子的相互作用形式是弹性碰撞；而在康普顿效应中，光子与电子的相互作用形式是完全非弹性碰撞。 解：就光子与电子的相互作用形式而言，光电效应中，二者是完全非弹性碰撞；康普顿效应中，二者是弹性碰撞。 [ T ] 3．光电效应中饱和光电流大小与入射光的频率成正比。 解：教材157页。当入射光频率一定时，饱和光电流与入射光强成正比。 [ F ] 4．康普顿散射的散射光中只有比入射光波长更长的波长出现。 解：教材160页。散射光中既有原来波长的成分，也有波长增长的成分。 [ F ] 5．氢原子光谱线的巴尔末系是氢原子所有激发态向基态跃迁而形成。 解：里德伯公式中，)1 1(1 ~ 22n k R -==λλ，巴耳末系: k = 2, 而基态是k = 1. 二、选择题： 1．激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性？ [ C ] (A) 亮度性 (B) 方向性好 (C) 相干性好 (D) 抗电磁干扰能力强 解：教材183. 2．以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示。然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示，则满足题意的图是 [ B 解：光的强度I=Nhv , 其中N 为单位时间内通过垂直于光线的单位面积的光子数。保持光 (A)(B)(C)(D)
201405043963005 李实槟 模拟电子技术课程作业 第1章 半导体器件 1将PN 结加适当的正向电压，则空间电荷区将( b )。 (a)变宽 (b)变窄 (c)不变 2半导体二极管的主要特点是具有( b )。 (a)电流放大作用 (b)单向导电性 (c)电压放大作用 3二极管导通的条件是加在二极管两端的电压( a )。 (a)正向电压大于PN 结的死区电压 (b)正向电压等于零 (c)必须加反向电压 4电路如图1所示，设D 1，D 2均为理想元件，已知输入电压u i =150sin ωt V 如图2所示，试画出电压u O 的波形。 D D u O + - 图1 图2 答案
u i u i 5电路如图1所示，设输入信号u I1,u I2的波形如图2所示，若忽略二极管的正向压降，试画出输出电压u O 的波形，并说明t 1,t 2时间内二极管D 1，D 2的工作状态。 u I2 D 1 图1 图2 u I1u 答案 t 1:D 1导通，D 2截止 t 2:D 2导通，D 1截止
第2章 基本放大电路 1下列电路中能实现交流放大的是图( b )。 U o CC U CC U (c) (d) - o u o 2图示电路，已知晶体管β=60，U BE .V =07 ，R C k =2 Ω，忽略U BE ，如要将集电极电流I C 调整到1.5mA ，R B 应取( a )。 (a)480k Ω (b)120k Ω (c)240k Ω (d)360k Ω V 3固定偏置放大电路中，晶体管的β＝50，若将该管调换为β=80的另外一个晶体管，则该电路中晶体管集电极电流IC 将( a )。 (a)增加 (b)减少 (c)基本不变 4分压式偏置放大电路如图所示，晶体T 的β=40，U BE .V =07，试求当RB1，RB2分别开路时各电极的电位（U B ，U C ，U E ）。并说明上述两种情况下晶体管各处于何种工作状态。
第一章运动学预习作业参考答案： 1题，直觉需要过去的经验和知识为基础的，再加上合理的想象力和预测，譬如牛顿通过苹果落地联想到天上和地上都遵循相同的引力规律，从而发现了万有引力定律，但是对随机行为的直觉预测，像预测彩票中奖，是没有根据的猜测，这种直觉没有讨论的意义。 2题，物理模型的要点是“去掉次要因素，保留核心要素的简化”。 3题，略。 4题，过程量需要一段时间累积才有，像位移，状态量瞬间就具有。过程量往往可以反映某个状态量的变化 5题，轨迹不包含时间因素，无法得知速度的大小，所以无法计算加速度。 7题，垂直的，互不影响。 8题，自然坐标系的坐标轴方向随不同地点变化，容易引起混乱，所以不通用，但在分析加速度时，加速度分量的物理意义明确，切向加速度代表速度大小变化的快慢，法向加速度代表速度方向变化的快慢。 第二次预习作业参考答案：1题、几个力同时作用到一个物体上的效果，和每个力单独作用到同一个物体上的效果之间是线性叠加关系。 2题，略。 3题，利用微分的思想把两个物体分成很多足够小的小块，每块很小可以看做是质点，计算两个物体各小块间的万有引力，然后把再积分起来，即可。重心是地面附近的物体受地球引力的等效作用点。 4题、产生形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用称为弹性力。常见的弹力有：弹簧的弹力、绳子中的张力，相互接触物理中的正压力等等。弹力起源于物质内部带电的或具有磁矩的微粒间的电磁力。轻绳近似是指绳子静止或绳子的质量可以忽略不计，则绳中各点的张力都相等，且等于绳子两端受到的外力。引入这一概念可以在计算中减少很多麻烦。 5题，受力和运动分析时，建立坐标轴时，坐标轴方向的选择很重要，选择重要方向（运动方向、重要力的方向等）为坐标轴方向。 6题、需要。现实世界的运动越复杂，越需要复杂一些的概念来分析它。建立新概念的原则就是：符合问题需要，数学形式越简单越好。动量是在碰撞过程中建立的概念，人们发现碰撞过程中质量乘以速度这个量守恒，所以定义动量=质量×速度。我们可以通过数学形式简单的原则构造动量这个概念。 预习作业参考答案：10题、角动量用来描写转动的现象。现有的物理量无法简单描述转动现象，所以引出角动量这一概念。转动效果和转动半径密切相关，转动半径越大，转动效果越明显，所以引入半径和动量的乘积定义角动量。一个做转动的质点，其速度只有垂直半径的分量对转动有贡献，所以引入sin函数的形式。 11题、参考点只能选取在转轴上，且角动量定义成r?mv沿转轴的分量。 12题、若质点所受的合力矩为零，则质点的角动量保持不变。只受有心力作用的质点，相对力心的角动量守恒。 13题、内力矩只改变系统内各质点的角动量，不影响系统的总角动量。
?物理系_2015_09 《大学物理AII 》作业 No.01 机械振动 一、 判断题：（用“T ”表示正确和“F ”表示错误） [ F ] 1．只有受弹性力作用的物体才能做简谐振动。 解：如单摆在作小角度摆动的时候也是简谐振动，其回复力为重力的分力。 [ F ] 2．简谐振动系统的角频率由振动系统的初始条件决定。 解：根据简谐振子频率m k =ω，可知角频率由系统本身性质决定，与初始条件无关。 [ F ] 3．单摆的运动就是简谐振动。 解：单摆小角度的摆动才可看做是简谐振动。 [ T ] 4．孤立简谐振动系统的动能与势能反相变化。 解：孤立的谐振系统机械能守恒，动能势能反相变化。 [ F ] 5．两个简谐振动的合成振动一定是简谐振动。 解: 同向不同频率的简谐振动的合成结果就不一定是简谐振动。 二、选择题： 1. 把单摆从平衡位置拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时。若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相位为 [ C ] (A) θ; (B) π2 3; (C) 0; (D) π2 1。 解：对于小角度摆动的单摆，可以视为简谐振动，其运动方程为： ()()0cos ?ωθθ+=t t m ，根据题意，t = 0时，摆角处于正最大处，θθ=m ，即： 01cos cos 0000=?=?==??θ?θθ 2．一个简谐振动系统，如果振子质量和振幅都加倍，振动周期将是原来的 [ D ] (A) 4倍 (B) 8倍 (C) 2倍 (D) 2倍 解： m T k m T m k T ∝?=??? ???== /2/2πωωπ ,所以选D 。 3. 水平弹簧振子，动能和势能相等的位置在：[ C ] (A) 4A x = (B) 2A x = (C) 2 A x = (D) 3 A x = 解：对于孤立的谐振系统，机械能守恒，动能势能反相变化。那么动能势能相等时，有： 2 21412122A x kx kA E E E p k =?====，所以选C 。
1.2电路如图P1.2 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。设二极管导通电压可忽略不计。 图P1.2 解图P1.2 解：i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。 1.4电路如图P1.4所示, 二极管导通电压U D =0.7V ,常温下mV U T 26≈，电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波，有效值为10mV 。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？ 解：二极管的直流电流 ()/ 2.6D D I V U R mA =-= 其动态电阻: /10D T D r U I ≈=Ω 图P1.4 故动态电流的有效值：/1d i D I U r mA =≈ 1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压6Z U V =，最小稳定电流 min 5Z I mA =，最大稳定电流max 25Z I mA =。 (1)分别计算I U 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压O U 的值； (2)若35I U V =时负载开路，则会出现什么现象？ 为什么？ 解：(1)只有当加在稳压管两端的 电压大于其稳压值时，输出电压才为6V 。 ∴V U I 10=时，V U R R R U I L L O 3.3=+= ； 图Pl.6 V U I 15=时，5L O I L R U U V R R = =+；
V U I35 =时， 11.7 L O I Z L R U U V U R R =≈> + ，∴V U U Z O 6 = =。 0.1 (2)当负载开路时，mA I mA R U U I Z Z I Z 25 29max= > = - =，故稳压管将被烧毁。 1.8现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流，标出其方向，并在圆圈中画出管子，且分别求出它们的电流放大系数β。 (a) (b) (a) (b) 图Pl.8解图Pl.8 解：答案如解图Pl.8所示。 放大倍数分别为1 /10100 a mA A βμ ==和5/10050 b mA A βμ == 1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。 图P1.9 解:如解图1.9。 解图1.9 1.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时0.7 BE U V =，β=50。试分析 BB V为0V、1V、 3V三种情况下T 的工作状态及输出电压 O u的值。
模电典型例题分析 第二章 题2．1 如图所示电路，已知集成运放开环差模电压增益为∞，其电源电压±VCC=±１４Ｖ，Ｕｉ=１V;R １＝10k,R ｗ=1０0k 。请问：当Rw 滑动端分别在最下端、最上端和中点时时，输出Ｕo=?V ； 解： 1４V ,1V ,6V 题２．2 在题图所示的放大电路中，已知Ω=====k R R R R R 1087521，Ω===k R R R 201096∶ ① 列出1O u 、2O u 和O u 的表达式； ② 设V u I 3.01=,V u I 1.02=,则输出电压?=O u 注：此图A 1的同相端、反相端标反。 解 分析:本题中,运放A １构成反相比例运用电路,A 2构成同相比例运用。而A ３则构成了一个减法电路，由于可将运放当作理想器件,又在线线场合下使用，所以可使用“虚短”及“虚断”的两个基本概念来对电路进行分析。 (1) 21111152221 610 10 10311202O I I I O I I I R u u u u R R u u u u R =- =-?=-???? =+=+?= ? ????? 对A 3,1032222 810202 10203O O O I R u u u u u R R +=?===++ 因为0133079u u u u R R ---=－ 332011 I I u u u u u -+===-
()()90313212712 20 10 23O I I I I I R u u u u u u u R u u -=- -=---=+ (2）120.3,0.120.330.10.9I I O u V u V u V ===?+?= 题２.３ 加减运算电路如图所示，求输出电压O u 的值。 R u 分析:本题中运放Ａ构成了差分减法电路，由于运放可作理想器件,且工作在线性区,可用“虚短”和“虚断”的基本概念来分析电路。此电路的同相和反相端分别有两个输入信号,因此可用叠加原理来分析。 1s u 单独作用：2s u 、 3s u 、4s u 接地，此时输出为O1u F O11 1s R u u R =- 2s u 单独作用:1s u 、 3s u 、4s u 接地,此时输出为O2u F O222 s R u u R =- 3s u 单独作用：1s u 、 2s u 、4s u 接地，此时输出为O3u 45 p 3 453////s R R u u R R R =+ N P N O3N 12F //u u u u u R R R =-∴ = F O3N 12 (1)//R u u R R =+ 45F 3 12453//(1)////s R R R u R R R R R =++ 4s u 单独作用：1s u 、 2s u 、3s u 接地，此时输出为O4u 35F O44 12354 //(1)////s R R R u u R R R R R =+ +
作业及答案 第一章 1、什么是P 型半导体、N 型半导体、PN 结？ P 型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P 型半导体，亦可称为空穴型半导体。主要靠空穴导电。 N 型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成N 型半导体，亦可称为电子型半导体。主要靠自由电子导电 PN 结：采用不同的掺杂工艺，将P 型半导体与N 型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN 结。PN 结具有单向导电性。 2、简述PN 结的单向导电性。 在PN 结上外加一电压，如果P 型一边接正极，N 型一边接负极，电流便从P 型一边流向N 型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，即PN 结外加正向电压时处于导通状态。如果N 型一边接外加电压的正极，P 型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过，即PN 结外加反向电压时处于截止状态。这就是PN 结的单向导电性。 3、简述PN 结的伏安特性。 如左图所示，当PN 结外加正向电压，电流i 随电压u 按指数规律变化；当PN 结外加反向电压，首先没有电流流过，但当反向电压增大到一定程度时，反向电流将急剧增加，将PN 结反向击穿。 P. 67 四、已知稳压管的稳压值6V Z U =，稳定电流的最小值min 5mA Z I =。求图T1.4所示电路中1o U 和2o U 各为多少伏。
解： (a) 131 6V 2=1086(500102)6L o DZ L o R K U U V V U V R R K U V -Ω ∴?=?=>=+?+Ω∴=只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为： (b) 226V 5=105(55)5L o L o R K U U V V R R K U V Ω ∴?=?=++Ω ∴=只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为： P. 69－70: 1.3，1.6 1.3 电路如图P1.3所示，已知t u i ωsin 5=(V )，二极管导通电压U D =0.7V 。试画出i u 与o u 的波形图，并标出幅值。 图P1.3 解图P1.3 1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压6Z U V =，最小稳定电流 min 5Z I mA =，最大稳定电流max 25Z I mA =。 (1)分别计算I U 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压O U 的值；
本习题版权归物理与科学技术学院物理系所有，不得用于商业目的 《大学物理》作业 No.5 光的衍射 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题： 1. 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小。若使单缝宽度a 变为原来的 23，同时使入射的单色光的波长λ 变为原来的3 / 4，则屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度?x 将变为原来的 [ ] (A) 3 / 4倍 (B) 2 / 3倍 (C) 9 / 8倍 (D) 1 / 2倍 (E) 2倍 解：单缝衍射中央明纹两侧第一暗纹中心间距离为中央明纹线宽度： θtg 2f x =? 由第一暗纹中心条件： λθ=sin a 即 a λ θ= sin 当θ 小时，有 θθsin tg ≈ ∴ a f x λ 2≈? 已知题意：122 3 a a = ， 4/312λλ= ,可得 ()()1112 2 2 2 12212x a f a f x ?=???? ??= =?λλ ∴ a 、λ 改变后的中央明纹宽度(?x )2变为原来宽度(?x )1的1/2 故选D 2. 波长 λ=500nm(1nm=10- 9m)的单色光垂直照射到宽度a =0.25 mm 的单缝上，单缝后面 放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d =12 mm ，则凸透镜的焦距f 为 [ ] (A) 2 m (B) 1 m (C) 0.5 m (D) 0.2 m (E) 0.1 m 解：由单缝衍射第一暗纹中心条件： λθ±=sin a 可得中央明纹线宽度a f x λ 2=? 而其余明纹线宽度a f x λ ='? 故中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离应是其余明纹线宽度6倍，即a f x d λ 66='?=，于是有m 110 500612 25.066=???== -λad f 故选B 单缝 λa L E f O x y
模电第七章作业 三极管串联型稳压电路如下图所示，R1=1K，R2=2K，Rp=1K，Uz=6V，Ui=15V，（1）说明由哪些元件组成哪些基本单元功能电路；（2）求出输出电压的调节范围。 解：V1组成调整管电路，A组成比较放大电路，R3、V2组成基准电压电路，R1、Rp、R2组成取样电路。 1、直流稳压电源由哪几部分组成 2、连接下图，合理组成一个5V的直流稳压电源。 3、若变压器次级输出电压U2为9V，则进入W7805的输入电压U是多少
（1）直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。 （3）进入W7805的输入电压U 为： U==*9= 电路如图所示,二极管为理想元件,已知负载电阻R L =200Ω,负载两端直流电压Uo=30V, （1）构成直流稳压电源需要哪几部分（2）交流电压表()V 和交流电流表（A ）的读数(设电压表内阻为无穷大，电流表内阻为零 )。（3）在下表中选出合适型号的二极管。 u 1 u 2u O R L 最 大整 流 电流 平 均 值 最 高 反 向 峰 值电 压mA V 10CP 15CP 12CP A V i O - + - + - + 1 2 O L 最 大整 流 电流 平 均 值 最 高 反 向 峰 值电 压/mA /V 210 CP 215CP 212 CP 25A V O 100 100100100 250 解：（1）直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。 （2）交流电压表读数U 2=30/=，交流电流表读数为Io=30/=150mA 。 （3）二极管上所承受的最高反向电压U RM = = 二极管上流过的平均电流I D =Io/2=75mA 因此，考虑到一定得余量，二极管选用2CP12，满足要求。 桥式整流滤波电路如图所示，已知变压器二次侧电压有效值U 2=20V ，试求（1）直流输出电压Uo 的值；（2）二极管承受的最大反向压降；（3）R L 开路时Uo 的值；（4）C 开路时Uo 的值。