1半导体二极管 自我检测题 一．选择和填空 1．纯净的、结构完整的半导体称为 本征半导体，掺入杂质后称 杂质半导体。若掺入五价杂质，其多数载流子是 电子 。 2．在本征半导体中，空穴浓度 C 电子浓度；在N 型半导体中，空穴浓度 B 电子浓度；在P 型半导体中，空穴浓度 A 电子浓度。 （A ．大于，B ．小于，C ．等于） 3. 在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 C ，而少数载流子的浓度与 A 关系十分密切。 （A ．温度，B ．掺杂工艺，C ．杂质浓度） 4. 当PN 结外加正向电压时，扩散电流 A 漂移电流，耗尽层 E ；当PN 结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。 （A ．大于，B ．小于，C ．等于，D ．变宽，E ．变窄，F 不变 ） 5．二极管实际就是一个PN 结，PN 结具有 单向导电性 ，即处于正向偏置时，处于 导通 状态；反向偏置时，处于 截止 状态。 6. 普通小功率硅二极管的正向导通压降约为_B ，反向电流一般_C_；普通小功率锗二极管的正向导通压降约为_A_，反向电流一般_D_。 （A ．0.1～0.3V ，B ．0.6～0.8V ，C ．小于A μ1，D ．大于A μ1） 7. 已知某二极管在温度为25℃时的伏安特性如图选择题7中实线所示，在温度为 T 1 时的伏安特性如图中虚线所示。在25℃时，该二极管的死区电压为 0.5 伏，反向击穿电
压为 160 伏，反向电流为 10-6 安培。温度T 1 小于 25℃。（大于、小于、等于） 图选择题7 8．PN 结的特性方程是)1(-=T V v S e I i 。普通二极管工作在特性曲线的 正向区 ；稳 压管工作在特性曲线的 反向击穿区 。 二．判断题（正确的在括号画√，错误的画×） 1．N 型半导体可以通过在纯净半导体中掺入三价硼元素而获得。 （ × ） 2．在P 型半导体中，掺入高浓度的五价磷元素可以改型为N 型半导体。 （ √ ） 3．P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。 （ × ） 4．PN 结的漂移电流是少数载流子在电场作用下形成的。 （ √ ） 5．由于PN 结交界面两边存在电位差，所以当把PN 结两端短路时就有电流流过。（ × ） 6．PN 结方程既描写了PN 结的正向特性和反向特性，又描写了PN 结的反向击穿特 性 。 （ × ） 7．稳压管是一种特殊的二极管，它通常工作在反向击穿状态（√ ），它不允许工作在正向导通状态（×）。
《模拟IC设计进阶》教学大纲 第一章模拟IC设计进阶课程内容简介（2学时） 1. 低功耗蓝牙（BLE）Transceiver系统结构 2. 射频Transceiver中低频模拟电路介绍 3. CMOS工艺有源及无源器件介绍 4. gm/Id设计方法介绍及曲线仿真 5. Bandgap电路仿真及版图设计 6. LDO电路仿真及版图设计 7. 有源低通滤波器（LPF）仿真及版图设计 8. Cadence软件64bit仿真环境配置 9. 虚拟机平台使用及课程设计资料导入 第二章 CMOS工艺有源及无源器件介绍（1学时） 1. MOS晶体管 2. BJT晶体管 3. 各类电阻 4. MIM电容和MOM电容 5．平面螺旋电感 6．变容二极管和变容MOS管 第三章 gm/Id设计方法介绍及曲线仿真（1学时） 1. 基于查找表方式的gm/Id设计理念介绍 2. 固定L的gm/Id曲线仿真 3. ocean脚本仿真gm/Id曲线族 第四章 Bandgap电路仿真及版图设计（6学时） 1. Bandgap参考电路基本原理分析 2. 电路原理图设计 2.1 Bandgap核心电路搭建
2.2 Bandgap中运算放大器搭建 2.3 Bandgap启动电路设计 3．电路原理图仿真方法 3.1 dc仿真及直流工作点查看 3.2 dc仿真温度参数扫描及温漂计算 3.3 stable稳定性仿真闭环参数及频率补偿 3.4 ac电源抑制比仿真 3.5 noise仿真噪声分析 4．可靠性设计 4.1 输入电压范围仿真 4.2 工艺偏差corner仿真 4.3 tran瞬态启动过程仿真 5. Bandgap版图设计 5.1 版图布局设计 5.2 差分对、电流镜、BJT、电阻版图匹配设计 5.3 版图连线、Multipart Path及guardring设计 6. calibre版图验证 6.1 drc及天线效应验证 6.2 lvs验证 7. 电路后仿真优化 7.1 calibre寄生参数提取 7.2 电路后仿真方法 第五章 LDO电路仿真及版图设计（4学时） 1. LDO电路基本原理分析 2．LDO电路原理图设计 2.1 运算放大器设计 2.2 动态偏置源极跟随buffer设计 2.3 功率管及片外滤波电容设计 3．电路原理图仿真
第1章常用半导体器件 一、判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题1分） 1．在N型半导体中，如果掺入足够量的三价元素，可将其改型成为P型半导体。（）2．在N型半导体中，由于多数载流子是自由电子，所以N型半导体带负电。（）3．本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。（） 4．PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 5．使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏，且集电结也是正偏。（）6．晶体三极管的β值，在任何电路中都是越大越好。( ) 7．模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。( ) 8．稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。( ) 9．发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。( ) 10．光电二极管外加合适的正向电压时，可以正常发光。( ) 一、判断题答案：（每题1分） 1．√； 2．×； 3．√； 4．√； 5．×； 6．×； 7．√； 8．×； 9．×； 10．×。
二、填空题（每题1分） 1．N型半导体中的多数载流子是电子，P型半导体中的多数载流子是。2．由于浓度不同而产生的电荷运动称为。 3．晶体二极管的核心部件是一个，它具有单向导电性。 4．二极管的单向导电性表现为：外加正向电压时，外加反向电压时截止。5．三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结偏置。6．场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是：场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b，源极S对应晶体三极管，漏极D对应晶体三极管的集电极c。7．PN结加正向电压时，空间电荷区将。 8．稳压二极管正常工作时，在稳压管两端加上一定的电压，并且在其电路中串联一支限流电阻，在一定电流围表现出稳压特性，且能保证其正常可靠地工作。 9．晶体三极管三个电极的电流I E 、I B 、I C 的关系为：。 10．发光二极管的发光颜色决定于所用的，目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。 二、填空题答案：（每题1分） 1．空穴 2．扩散运动 3．PN结 4．导通 5．反向 6．发射机e 7．变薄 8．反向 9．I E ＝I B ＋I C 10．材料 三、单项选择题（将正确的答案题号及容一起填入横线上，每题1分）
《低频模拟电路课程设计》教学大纲 课程编号： E135, E136 适用专业:电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、计 算机应用等电子信息类本、专科专业。 学时数：30 学分： 1.5 编写者：熊年禄编写日期： 2009.2.20 一、课程的性质和目的 《低频模拟电路课程设计》是电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业的专业基础课，其基本理论只有通过实验才能灵活掌握，其电路分析和设计能力只有通过实验课程设计才能得到进一步提高。 本课程的目的是使学生在理解常用低频模拟电路工作原理的基础上，加深学生对低频模拟基本理论知识理解，掌握低频模拟电路的设计方法，提高学生实际动手能力，为今后学习有关专业课以及为解决工程实践中所遇到的低频模拟电路问题打下坚实的基础。为今后从事计算机硬件软件综合开发和应用积累相关知识。使学生能更好的跨入数字电子技术系统行列的大门。 本课程强调动手和硬件实验应用能力的锻炼，培养工程实践和电子设计创新的能力，养成理论联系实际和一丝不苟的实验工作作风，为今后从事电子信息工程方面的工作打下坚实基础。 二、课程基本要求 熟练掌握有关模拟电子线路实验技术，包括电子器件的识别和检测，仪器设备的使用和测量，单、多级电压放大器和负反馈放大器的安装和调试等。通过实验加深模拟电子线路有关理论的理解，并初步掌握电路的设计和综合。为今后学习有关专业课以及为解决工程实践中所遇到的低频模拟电路问题打下坚实的基础。. 熟悉低频模拟电路图的分类，掌握读图、焊接及测量、调试电路的一般方法。 通过本课程的教学，学生应具备以下能力： （ 1 ）了解示波器、电子电压表、信号发生器、频率计和数字万用表等常用电子仪器的基本工作原理；掌握正确使用方法。
第一章题解－1 第一章 常用半导体器件 习 题 1.1 选择合适答案填入空内。 （1）在本征半导体中加入 元素可形成N 型半导体，加入 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. 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12μA 增大到22μA 时，I C 从1m A 变为2m A ，那么它的β约为 。 A. 83 B. 91 C. 100 （4）当场效应管的漏极直流电流I D 从2m A 变为4m A 时，它的低频跨导g m 将 。 A.增大 B.不变 C.减小 解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A 1.2 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。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。 1.3 电路如图P1.3所示，已知u i ＝10s in ωt (v)，试画出u i 与u O 的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。 图P1.3
第一章题解－2 解图P1.3 解：u i 和u o 的波形如解图P1.3所示。 1.4 电路如图P1.4所示，已知u i ＝5s in 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。 图P1.4 解图P1.4 解：波形如解图P1.4所示。 1.5 电路如图P1.5（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P1.5 解：u O 的波形如解图P1.5所示。
1.3电路如图所示，已知i 5sin (V)u t ω=，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。 解：当i 3.7u ≥V 时，D 1导通，将u o 钳位在3.7V ； 当i 3.7u Imax Z L Zmax Z (/)(6/0.525)1643V U U R I R U =++=+?+= 故23V 稳压管将因功耗过大而损坏。 1.7电路如图所示，发光二极管导通电压UD=1.5V ，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）S 闭合时发光二极管才有正向电流，也才有可能发光。 （2）发光二极管的正向电流过小将不发光，过大将可能损坏。R 是限流电阻，其取值应保证发光二极管既发光又不至于损坏。因此，R 的范围为 min D Dmax ()/233R V U I =-≈Ω max D Dmin ()/700R V U I =-=Ω 即233700R Ω< <Ω 1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。 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“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，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）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R G S 大的特点。（ ） （6）若耗尽型N 沟道MOS 管的U G S 大于零，则其输入电阻会明显变小。（ ） 解：（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× 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. T U U I e S C. )1e (S －T U U I （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 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （5）U G S ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 解：（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C 三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝0.7V。 图T1.3 解：U O1≈1.3V，U O2＝0，U O3≈－1.3V，U O4≈2V，U O5≈1.3V， U O6≈－2V。 四、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Z mi n＝5mA。求图T1.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。 图T1.4 解：U O1＝6V，U O2＝5V。 思考与习题1 1.1填空题 1.Si或 载流子；另一类是在Si或Ge 是多数载流子， ___单向导电性___ 3.二极管的PN型二极管适用于高频、小电流的场合，面触 4.稳压二极管主要工作在_反向击穿_______ 限流。 5.，其反向 ，正常工作电流为 6. 7.两种载流子，在本征半导体中掺入三价元素，可形成P型半导体。 8. 11. 12. 13.普通二极管工作时要避免工作于反向击穿状态，而稳压管通常工作于 16.W7805的输出电压为 5 V 17. 1.1 选择题 1.在N型半导体中，多数载流子为电子，则N型半导体（C） A．带正电 B.带负电 C.不带电 D.不能确定 2.在半导体中掺入五价磷原子后形成的半导体称为。（C） A．本征半导体 B.P型半导体 C.N型半导体 D.半导体 3.PN结加正向电压时，其正向电流是由的。（A） A．多数载流子扩散形成 B．多数载流子漂移形成 C ．少数载流子扩散形成 D ．少数载流子漂移形成 4.当PN 结外加正向电压时，扩散电流 漂移电流，耗尽层 。（ C ） A ．大于 变宽 B. 小于 变窄 C. 大于 变窄 D. 小于 变宽 5.从二极管的伏安特性可以看出，二极管两端压降大于（ B ）时，处于正向导通状态。 A ．0V 电压 B ．死区电压 C ．反向击穿电压 D ．正向压降 6.二极管的反向电阻（ B ）。 A ．小 B ．大 C ．中等 D ．为零 7.稳压管的稳压区是其工作在 。（ C ） A. 正向导通区 B.反向截止区 C.反向击穿区 8.在单相桥式整流电路中，变压器次级电压有效值为10V ，则每只整流二极管承受的最大反向电压为（ .B ） A.10V B.210 V C. V D.20V 9.桥式整流加电容滤波电路，设整流输入电压为20V ，此时，输出的电压约为( A ) A.24V B.18V C.9V D.28.2V 10.两个硅稳压管，U z1 = 6V ，U z2=9V, 下面那个不是两者串联时可能得到的稳压值（.D ）。 A. 15 V B. 6.7 V C. 9.7 V D. 3 V 1.3简答题、 1.当温度升高时，二极管的反向电流怎样变化？为什么？而其正向电压降又怎样变化？答：二极管的反向电流增加，因为温度升高时，漂移运动加强，其中电流增大。正向电压减少。 2.有这样一只整流二极管，用万用表测量其正反向特性都很好，但是安装到电路中作整流使用却不能正常使用，试问是什么原因？.答：该二极管内部出现软故障，在电路外因为没有工作电流，只有测量电流，其温度低，不会出现击穿，测量结果属于正常，但是接到电路时，由于通过电流较大，工作温度高，其就会出现击穿现象了。 3.题图1-1给出了一些元器件的电路符号，请合理连线，构成一个5V 的直流稳压电源。 210题图1-1 第一章习题与答案 1.什么是PN结的偏置？PN结正向偏置与反向偏置时各有什么特点？ 答：二极管（PN结）阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称二极管正向偏置，简称正偏，此时二极管处于导通状态，流过二极管电流称作正向电流。二极管阳极接电源负极，阴极接正极，二极管处于反向偏置，简称反偏，此时二极管处于截止状态，流过二极管电流称为反向饱和电流。把二极管正向偏置导通、反向偏置截止的这种特性称之为单向导电性。 2.锗二极管与硅二极管的死区电压、正向压降、反向饱和电流各为多少？ 答：锗管死区电压约为0.1V，硅管死区电压约为0.5V。硅二极管的正向压降约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3V。硅管的反向电流比锗管小，硅管约为1uA，锗管可达几百uA。 3.为什么二极管可以当作一个开关来使用？ 答：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。 4.普通二极管与稳压管有何异同？普通二极管有稳压性能吗？ 答：普通二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。 稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本保持不变。而普通二极管反向击穿后就损坏了。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 因此，普通二极管在未击穿的条件下具有稳压性能。 5.选用二极管时主要考虑哪些参数？这些参数的含义是什么？ 答： 正向电流IF：在额定功率下，允许通过二极管的电流值。 正向电压降VF：二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。 最大整流电流（平均值）IOM：在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。 反向击穿电压VB：二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。 正向反向峰值电压VRM：二极管正常工作时所允许的反向电压峰值。 反向电流IR：在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。 结电容C：电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。 最高工作频率FM：二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。 6.三极管具有放大作用的内部条件和外部条件各是什么？ 答：内部条件：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。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 7.三极管有哪些工作状态？各有什么特点？ 答：三极管输出特性曲线可以分为三个区，即三极管有三种工作状态。 （1）放大区（放大状态）。即三极管静态时工作在放大区（处于放大状态），发射结必 第1章常用半导体器件 一．选择题 1、半导体导电的载流子是____C____，金属导电的载流子是_____A__。 A．电子B．空穴C．电子和空穴Ｄ．原子核 2、在纯净半导体中掺入微量3价元素形成的是___A_____型半导体。 A. P B. N C. PN D. 电子导电 3、纯净半导体中掺入微量5价元素形成的是____B____型半导体。 A. P B. N C. PN D. 空穴导电 4、N型半导体多数载流子是B，少数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是 A ，少数载流子是 B 。 A．空穴B．电子Ｃ．原子核Ｄ．中子 5、杂质半导体中多数载流子浓度取决于 D ，少数载流子浓度取于 B 。 A．反向电压的大小B．环境温度C．制作时间D．掺入杂质的浓度 6、PN结正向导通时，需外加一定的电压U，此时，电压U的正端应接PN结的 A ， 负端应接PN结 B 。 A．P区B．N区 7、二极管的反向饱和电流主要与 B 有关。(当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不 随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。) A．反向电压的大小B．环境温度C．制作时间D．掺入杂质的浓度 8、二极管的伏安特性曲线反映的是二极管 A 的关系曲线。 A．V D-I D B．V D-r D C．I D-r D D．f-I D 9、用万用表测量二极管的极性，将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得的电阻很 小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管的 C 。 A．正极B．负极C．无法确定 10、下列器件中， B 不属于特殊二极管。 A．稳压管B．整流管C．发光管D．光电管 11、稳压二极管稳压，利用的是稳压二极管的 C 。 A．正向特性B．反向特性C．反向击穿特性 12、稳压管的稳定电压V Z是指其 D 。 习题 1.1基本要求 1.正确理解以下基本概念：二极管的单向导电性，三极管的电流控制作用，场效应管的电压控制作用。 2.熟练掌握二极管、三极管、场效应管的外特性（V －A 特性曲线及方程）。 3.熟练掌握二极管、三极管、场效应管的模型。 4.熟悉二极管、三极管、场效应管的主要参数。 1-1 在图1-37所示的两个电路中，已知V sin 30i t u ω=，二极管的正向压降可忽略不计，试画出输出电压u o 的波形。 图1-37 题1-1图 解：根据题意知：当二极管加正偏电压时，可近似视为短路；加反偏电压时，可近似开路。即用二极管的理想模型分析问题，所以有： (a) 输出电压u o 的表达式： u o = u i =30sin ωt (V) u i ≥0 u o =0 u i < 0 电压传输曲线见图T1－2（a ），u o 、 u i 的波形见图T1－2（b ）。 (b) 输出电压u o 的表达式： u o =0 u i ≥0 u o = u i =30sin ωt (V) u i < 0 电压传输曲线见图T1－2（c ），u o 、 u i 的波形见图T1－2（d ）。 (a) (c) (b) (d) 1-2 在图1-38所示电路中，V sin 30,V 10t e E ω==，试用波形图表示二极管上电压u D 。 图1-38 题1-2图 解 假设拿掉二极管 则二极管所在处的开路电压为V D V t 10sin 30+=ω 接入二极管后当开路电压大于零时二极管导通，二极管相当与短路线，二极管两端电压为0，开路电压小于零时，二极管相当与开路，二极管两端电压为开路电压 1-3 计算图1-39所示电路中流过二极管的电流I D ，设二极管导通时的正向压降U D =0.7V 。 V 5 图1.39 题1-3图 解：先拿掉二极管假设电路开路如下图所示 V 1105 2 5=?- =U 所以加上二极管后二极管处于导通状态，原电路等效为： 电子电路基础习题册参考答案（第三版）全国中等职业技术 第一章常用半导体器件 §1-1 晶体二极管 一、填空题 1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类，最常用的半导体材料是硅和锗。 2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同，可形成N 型半导体和P 型半导体。 3、纯净半导体又称本征半导体，其内部空穴和自由电子数相等。N型半导体又称电子型半导体，其内部少数载流子是空穴；P型半导体又称空穴型半导体，其内部少数载流子是电子。 4、晶体二极管具有单向导电性，即加正向电压时，二极管导通，加反向电压时，二极管截止。一般硅二极管的开启电压约为0.5 V，锗二极管的开启电压约为0.1 V；二极管导通后，一般硅二极管的正向压降约为0.7 V,锗二极管的正向压降约为0.3 V。 5.锗二极管开启电压小，通常用于检波电路，硅二极管反向电流小，在整流电路 及电工设备中常使用硅二极管。 6.稳压二极管工作于反向击穿区，稳压二极管的动态电阻越小，其稳压性能好。 7在稳压电路中，必须串接限流电阻，防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。 8二极管按制造工艺不同，分为点接触型、面接触型和平面型。 9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、 开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。 10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。 11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。 12、图1-1-1所示电路中，二极管V1、V2均为硅管，当开关S与M 相接时，A点的电位为 无法确定V,当开关S与N相接时，A点的电位为0 V. 13图1-1-2所示电路中，二极管均为理想二极管，当开关S打开时，A点的电位为10V 、 流过电阻的电流是4mA ；当开关S闭合时，A点的电位为0 V，流过电阻的电流为2mA 。 14、图1-1-3所示电路中，二极管是理想器件，则流过二极管V1的电流为0.25mA ，流过V2的电流为0.25mA ,输出电压U0为+5V。 第1章直流电路习题解答 1.1 求图1.1中各元件的功率，并指出每个元件起电源作用还是负载作用。 图1.1 习题1.1电路图 解 W 5.45.131=?=P （吸收） ；W 5.15.032=?=P （吸收） W 15353-=?-=P （产生） ；W 5154=?=P （吸收）； W 4225=?=P （吸收）;元件1、2、4和5起负载作用，元件3起电源作用。 1.2 求图1.2中的电流I 、电压U 及电压源和电流源的功率。 图1.2 习题1.2电路图 解 A 2=I ； V 13335=+-=I I U 电流源功率：W 2621-=?-=U P （产生），即电流源产生功率6W 2。 电压源功率：W 632-=?-=I P （产生），即电压源产生功率W 6。 1.3 求图1.3电路中的电流1I 、2I 及3I 。 图1.3 习题1.3电路图 解 A 1231=-=I ;A 1322-=-=I 由1R 、2R 和3R 构成的闭合面求得：A 1223=+=I I 1.4 试求图1.4所示电路的ab U 。 图1.4 习题1.4电路图 解 V 8.139 66 518ab -=?++ +?-=U 1.5 求图1.5中的I 及S U 。 图1.5 习题1.5电路图 解 A 71 5 2)32(232=?+-?+-=I V 221021425)32(22S =+-=?+-?+=I U 1.6 试求图1.6中的I 、X I 、U 及X U 。 图1.6 习题1.6电路图 解 A 213=-=I ；A 31X -=--=I I ; V 155X -=?=I U V 253245X X -=?--?=I U 第一章半导体二极管 练习题 一、填空 1.当温度升高时，由于二极管内部少数载流子浓度，因而少子漂移而形成的反向电流，二极管反向伏安特性曲线移。 2.在PN结形成过程中，载流子扩散运动是作用下产生的，漂移运动是作用下产生的。 3.在本征半导体中掺入价元素得N型半导体，掺入价元素则得P型半导体。 4.半导体中有和两种载流子参与导电，其中带正电，而带负电。 5.本征半导体掺入微量的五价元素，则形成型半导体，其多子为，少子为。 6.纯净的具有晶体结构的半导体称为，采用一定的工艺掺杂后的半导体称为。 7. PN结正偏是指P区电位N区电位。 8. PN结在时导通，时截止，这种特性称为。 9.二极管反向击穿分电击穿和热击穿两种情况，其中是可逆的，而会损坏二极管。 10.二极管P区接电位端，N区接电位端，称正向偏置，二极管导通；反之，称反向偏置，二极管截止，所以二极管具有性。 11.构成稳压管稳压电路时，与稳压管串接适当数值的方能实现稳压。 12.二极管按PN结面积大小的不同分为点接触型和面接触型，型二极管适用于高频、小电流的场合，型二极管适用于低频、大电流的场合。 13.温度升高时，二极管的导通电压，反向饱和电流。 14.硅管的导通电压比锗管的，反向饱和电流比锗管的。 15.半导体稳压管的稳压功能是利用PN结的特性来实现的。 16.发光二极管通以就会发光。光电二极管的随光照强度的增加而上升。 17.发光二极管能将信号转换为信号，它工作时需加偏置电压。 18.光电二极管能将信号转换为信号，它工作时需加偏置电压。 19.普通二极管工作时通常要避免工作于，而稳压管通常工作于。 20. PN结的内电场对载流子的扩散运动起作用，对漂移运动起作用。 二、单选题 1.下列符号中表示发光二极管的为（）。 2.稳压二极管工作于正常稳压状态时，其反向电流应满足( )。 A. I D = 0 B. I D < I Z且I D > I ZM C. I Z > I D > I ZM D. I Z < I D < I ZM 3.硅管正偏导通时，其管压降约为（）。 A 0.1V B 0.2V C 0.5V D 0.7V 4.用模拟指针式万用表的电阻档测量二极管正向电阻，所测电阻是二极管的电阻，由于不同量程时通过二极管的电流，所测得正向电阻阻值。 A. 直流，相同，相同 B. 交流，相同，相同 C. 直流，不同，不同 D. 交流，不同，不同 5.从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管两端压降大于（）时处于正偏导通状态。 A. 0 B. 死区电压 C. 反向击穿电压 D. 正向压降 6.当温度升高时，二极管正向特性和反向特性曲线分别（）。 A. 左移，下移 B. 右移，上移 C. 左移，上移 D. 右移，下移 施敏-半导体器件物理英文版-第一章习题 施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题 1. （a ）求用完全相同的硬球填满金刚石晶格常规单位元胞的最大体积分数。 （b ）求硅中（111）平面内在300K 温度下的每平方厘米的原子数。 2. 计算四面体的键角，即，四个键的任意一对键对之间的夹角。（提示：绘出四个等长度的向量作为键。四个向量和必须等于多少？沿这些向量之一的方向取这些向量的合成。） 3. 对于面心立方，常规的晶胞体积是a 3，求具有三个基矢：（0,0,0→a/2,0,a/2），(0,0,0→a/2,a/2,0),和(0,0,0→0,a/2,a/2)的fcc 元胞的体积。 4. （a ）推导金刚石晶格的键长d 以晶格常数a 的表达式。 （b ）在硅晶体中，如果与某平面沿三个笛卡尔坐标的截距是10.86A ，16.29A ，和21.72A ，求该平面的密勒指数。 5. 指出（a ）倒晶格的每一个矢量与正晶格的一组平面正交，以及 （b ）倒晶格的单位晶胞的体积反比于正晶格单位晶胞的体积。 6. 指出具有晶格常数a 的体心立方（bcc ）的倒晶格是具有立方晶格边为4π/a 的面心立方（fcc ）晶格。[提示：用bcc 矢量组的对称性： )(2x z y a a -+=，)(2y x z a b -+=，)(2 z y x a c -+= 这里a 是常规元胞的晶格常数，而x ，y ，z 是fcc 笛卡尔坐标的单位矢量： )(2z y a a ρρρ+=，)(2x z a b ρρρ+=，)(2 y x a c ρρρ+=。] 7. 靠近导带最小值处的能量可表达为 .2*2*2*22 ???? ??++=z z y y x x m k m k m k E η 在Si 中沿[100]有6个雪茄形状的极小值。如果能量椭球轴的比例为5:1是常数，求纵向有效质量m*l 与横向有效质量m*t 的比值。 8. 在半导体的导带中，有一个较低的能谷在布里渊区的中心，和6个较高的能谷在沿[100] 布里渊区的边界，如果对于较低能谷的有效质量是0.1m0而对于较高能谷的有效质量是1.0m0，求较高能谷对较低能谷态密度的比值。 学习资料 第一章 半导体器件 一、学习要求 1. 掌握半导体管的伏安特性和主要参数（U ON 、I S 、U BR 、I Z 、P ZM ) 2. 掌握三极管的输入和输出特性（1. 3.3） 3. 掌握场效应管的工作原理（如何形成导电沟道然后工作在恒流区） 4. 理解PN 结的单向导电性 5. 理解三极管的放大原理 二、复习思考题 1. 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. T U U I e S C. )1e (S －T U U I （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 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （5）在本征半导体中，电子浓度 空穴浓度，在P 型半导体中，电子浓度 空穴浓度。当PN 节外加正向电压时，扩散电流 漂移电流。 2、 电路如图所示，V CC ＝15V ，β＝100，U BE ＝0.7V 。试问： （1）R b ＝50k Ω时，u O ＝？ （2）若T 临界饱和，则R b ≈？ 3、 已知图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）分别计算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？ 电子电路基础习题册参考答案(第三版)全国中等职业技术 第一章常用半导体器件 §1-1 晶体二极管 一、填空题 1、物质按导电能力得强弱可分为导体、绝缘体与半导体三大类,最常用得半导体材料就是硅与锗。 2、根据在纯净得半导体中掺入得杂质元素不同,可形成N 型半导体与P 型半导体。 3、纯净半导体又称本征半导体,其内部空穴与自由电子数相等。N型半导体又称电子型半导体,其内部少数载流子就是空穴;P型半导体又称空穴型半导体,其内部少数载流子就是电子。 4、晶体二极管具有单向导电性,即加正向电压时,二极管导通,加反向电压时,二极管截止。一般硅二极管得开启电压约为0、5 V,锗二极管得开启电压约为0、1 V;二极管导通后,一般硅二极管得正向压降约为0、7 V,锗二极管得正向压降约为 0、3 V。 5、锗二极管开启电压小,通常用于检波电路,硅二极管反向电流小,在整流电路 及电工设备中常使用硅二极管。 6、稳压二极管工作于反向击穿区,稳压二极管得动态电阻越小,其稳压性能好。 7在稳压电路中,必须串接限流电阻,防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。 8二极管按制造工艺不同,分为点接触型、面接触型与平面型。 9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、 开关、热敏、发光与光电二极管等二极管。 10、二极管得主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱与电流与最高工作频率。 11、稳压二极管得主要参数有稳定电压、稳定电流与动态电阻。 12、图1-1-1所示电路中,二极管V1、V2均为硅管,当开关S与M相接时,A点得电位为 无法确定V,当开关S与N相接时,A点得电位为0 V、 13图1-1-2所示电路中,二极管均为理想二极管,当开关S打开时,A点得电位为10V 、 流过电阻得电流就是4mA ;当开关S闭合时,A点得电位为0 V,流过电阻得电流为2mA 。 14、图1-1-3所示电路中,二极管就是理想器件,则流过二极管V1得电流为0、25mA ,流过V2得电流为0、25mA ,输出电压U0为+5V。 第一章半导体材料及二极管 习题类型 1．1半导体材料的导电特性； 1．2～1.9简单二极管电路的分析、计算； 1．10、1．11二极管限幅电路的分析、计算； 1．12～1.16稳压二极管电路的分析、计算； 1．17、1．18稳压管稳压电路的设计。 1.1 某N型Si材料的施主密度/cm3。在T=300K和T=550K时Si的本征浓度分别为/cm3和1015/cm3。计算在这两种温度下的自由电子浓度和空穴浓度，并说明材料 导电特性的变化。 解：（1）T=300K ，肯定成立 /cm3，/cm3。 （2）T=550K ，应联立求解和。 将，代入上二方程可得： 由上式解出/cm3 /cm3。 结论：在T=300K时，，材料呈现杂质导电特性。 在T=550K时，，材料已呈现本征导电特性。 1.2当T＝300K时，Ge和Si二极管的反向饱和电流分别为1μA和0.5pA。如果将此两个二极管串联连接，有1mA的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？ 解：，两管已充分导通，故伏安关系近似为，由此 ，取mV（T=300K） V V。 题图1.2 1.3 在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下估算： （1）若反向饱和电流A，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，A； V=0.2V时，mA； V=0.3V时，A； （2）按题意 由上式解出V （3） 1.4二极管的伏安特性可用来表示，设。如果用一个的干电池正向接在该二极管的两端，试计算将有多大电流通过？电流值是否与实际情况相符？ 解：计算值，实际上，电流一旦超过允许的最大整流电流，管子就因过热而烧毁。 1.5题图1.5中所有二极管的反向饱和电流均为，求输出电压时相应的输入电压。 电力电子变流技术试题汇总 （第一章 电力半导体器件） 一、填空题 1.晶闸管是三端器件，三个引出电极分别是，阳极、门极和__阴__极。 2.晶闸管额定通态平均电流I VEAR 是在规定条件下定义的，是晶闸管允许连续通过__工频__正弦半波电流的最大平均值。 3.处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极承受正向电压，且__门极加上正向电压 _时，才能使其开通。 4.晶闸管额定通态平均电流I VEAR 是在规定条件下定义的，条件要求环境温度为_+400__。 5.对同一只晶闸管，断态不重复电压U DSM 与转折电压U BO 数值大小上有U DSM __小于_U BO 。 6..对同一只晶闸管，维持电流I H 与擎住电流I L 在数值大小上有I L _≈（2～4）_I H 。 7..晶闸管反向重复峰值电压等于反向不重复峰值电压的_90%___。 8.普通逆阻型晶闸管的管芯是一种大功率__四__层结构的半导体元件。 9.可关断晶闸管（GTO ）的电流关断增益β off 的定义式为min off G A I I -= β。 10.晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为____擎住电流 I L __。 11..晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm 和反向重复峰值电压U RRm 中较_小__的规化值。 12.普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用__有效值_标定。 13.普通晶闸管属于__半控型_器件，在整流电路中，门极的触发信号控制晶闸管的开通，晶闸管的关断由交流电源电压实现。 14.IGBT 的功率模块由IGBT 和_快速二极管_芯片集成而成。 15.对于同一个晶闸管，其维持电流I H _ 小于_擎住电流I L 。 16.2.可用于斩波和高频逆变电路，关断时间为数十微秒的晶闸管派生器件是__快速晶闸管____。 17.功率集成电路PIC 分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是__智能功率集成电路（SPIC ）。 第一章半导体器件 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节-----PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。（一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 1.1.2 半导体的共价键结构 在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如下所示。图中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构第1章 常用半导体器件
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