第二章常用半导体器件及应用
一、习题
填空
1. 半导材料有三个特性，它们是、、。
2. 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。
3. 二极管的主要特性是。
4．在常温下，硅二极管的门限电压约为 V，导通后的正向压降约为 V；锗二极管的门限电压约为 V，导通后的正向压降约为 V。
5．在常温下，发光二极管的正向导通电压约为 V，考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在 mA。
6. 晶体管(BJT)是一种控制器件；场效应管是一种控制器件。
7. 晶体管按结构分有和两种类型。
8. 晶体管按材料分有和两种类型。
9. NPN和PNP晶体管的主要区别是电压和电流的不同。
10. 晶体管实现放大作用的外部条件是发射结、集电结。
11. 从晶体管的输出特性曲线来看，它的三个工作区域分别是、、。
12. 晶体管放大电路有三种组态、、。
13. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻。
14．三极管的交流等效输入电阻随变化。
15．共集电极放大电路的输入电阻很，输出电阻很。
16．射极跟随器的三个主要特点是、、。
17．放大器的静态工作点由它的决定，而放大器的增益、输入电阻、输出电阻等由它的决定。
18．图解法适合于，而等效电路法则适合于。
19．在单级共射极放大电路中，如果输入为正弦波，用示波器观察u o和u i的波形的相位关系为；当为共集电极电路时，则u o和u i的相位关系为。
20. 在NPN共射极放大电路中，其输出电压的波形底部被削掉，称为失真，原因是Q点 (太高或太低)，若输出电压的波形顶部被削掉，称为失真，原因是Q 点 (太高或太低)。如果其输出电压的波形顶部底都被削掉，原因是。
21．某三极管处于放大状态，三个电极A、B、C的电位分别为9V、2V和，则该三极管属于型，由半导体材料制成。
22．在题图电路中，某一元件参数变化时，将U CEQ的变化情况(增加；减小；不变)填入相应的空格内。
(1) R b增加时，U CEQ将。
(2) R c减小时，U CEQ将。
(3) R c增加时，U CEQ将。
(4) R s增加时，U CEQ将。
(5) β增加时(换管子)，U CEQ将。
题图
23．为了使结型场效应管正常工作，栅源间PN结必须加电压来改变导电沟道的宽度，它的输入电阻比双极性晶体管的输入电阻。
24．由于晶体三极管，所以将它称为双极型器件，由于场效应管，所以将其称为单极型器件。
25．对于耗尽型MOS管，U GS可以为。对于增强型N沟道MOS管，U GS只能为，并且只有当U GS时，才能形有i d。
26．场效应管与三极管相比较，其输入电阻、噪声、温度稳定性、放大能力。
27. 场效应管放大器常用偏置电路一般有和两种类型。
28. 低频跨导g m反映了场效应管对控制能力，其单位为。
解：（1）热敏、光敏、掺杂特性。
（2）五价、三价。
（3）单向导电性。
（4）、、、。
（5）。
（6）电流型、电压型。
（7）NPN、PNP。
（8）锗、硅。
（9）极性和方向。
（10）正偏、反偏。
（11）截止区、放大区、饱和区。
（12）共射极、共基极、共集电极。
（13）小。
（14）静态工作点。
（15）高（大）、低（小）。
（16）输入与输出同相、电压放大倍数约等于1、输入电阻大且输出电阻小。
（17）直流通路、交流通路。
（18）分析各点的电流、电压波形和非线性失真情况，一般用于大信号放大电路；适宜于求解动态参数，一般用于小信号放大器分析。
（19）反相、相同。
（20）饱和、太高；截止、太低；输入信号过大。
（21）NPN、硅。
（22）增加、增加、减小、不变、减小。
（23）反偏、高。
（24）通过空穴和自由电子两种载流子参与导电，只靠一种载流子（多子）参与导电。 （25）为正为负或者为零；为正；> U GS(th)。 （26）高、低、好、弱。 （27）自给式、分压式。 （28）U GS 、I D 、西门子（ms ）。 选择题
1．二极管加正向电压时，其正向电流是由( )。 (A)多数载流子扩散形成 (B)多数载流子漂移形成 (C)少数载流子漂移形成 (D)少数载流子扩散形成
2．PN 结反向偏置电压的数值增大，但小于击穿电压时，( )。 (A)其反向电流增大 (B)其反向电流减小 (C)其反向电流基本不变 (D)其正向电流增大 3．稳压二极管是利用PN 结的( )。 (A)单向导电性 (B)反偏截止特性 (C)电容特性 (D)反向击穿特性
4．变容二极管在电路中使用时，其PN 结应( )。 (A)正偏 (B)反偏 答：1、A 2、C 3、D 4、B
写出题图所示各电路的输出电压值。(设二极管均为理想二极管) 解：（a ）3V （b ）0V （c ）-3V （d ）3V 。
重复题，设二极管均为恒压降模型，且导通电压U on =。
（a ） (b) (c) (d)
题图
解：（a ）（b ）0V （c ）（d ）3V 。
.
题图中的二极管均为理想二极管，试判断其中二极管的工作状态(是导通还是截止)，并求出U O 。
(a)
(b)
(c)
解：（a ）导通、-5V （b ）D 1与D 2均截止、-6V （c ）D 2导通、D 1截止、5V 。
电路如题图所示，已知u i =5sinωt(V),，试画出u o 的波形，并标出幅值，分别使用二极管理想模型和恒压降模型(U D =。
题图
(a)
(b)
解：
5V
-5V
i u o
5V
-5V
i u
电路如题图(a)所示，u i 如图(b)所示，试画出u o 波形。
?(b)
(a)
解：因为输入电压高，应采用理想模型，输出波形如右图。u
电路如题图所示，分别用理想二极管和恒压降模型(U D =计算以下几种情况的U O 值。
⑴ A=0V ；B=0V ⑵ A=0V ；B=5V ⑶ A=5V ；B=5V ⑷ A=1V ；B=2V
题图
B
A
O
2
解：A 、用理想模型
（1）0V （2）0（3）5V （4）1V
B 、用恒压降模型 （1）（2）（3）5V （4）。
电路如题图所示，要求负载R L 电压U L 保持在12V ，负载电流可在10~40mA 范围内变化。已知稳压二极管U Z =12V 、I Zmin =5mA 、I Zmax =50mA ，试确定R 取值范围。
解：U R =U I -U L ≈4V 。在负载电流最小时，流过D Z 电流为最大，此时应I RL ≤60mA ；在负载电流
最大时，流过D Z 电流为最小，此时应I RL ≥45mA ；所以
44
0.060.045
R ≤≤
，即66.6788.89R Ω≤≤Ω。
发光二极管驱动电路如题图所示，已知发光二极管的正向导通压降U F =，工作电流为5~10mA 。为使发光二极管正常工作，试确定限流电阻R 的取值范围。
解：二极管工作电流I D =
F 5U R -，故F F
550.010.005
U U R --≤≤，即340680R Ω≤≤Ω。 试画出使用共阴极七段数码管显示字符“5”的电路连接图。
答：电路如右，R 为限流电阻。
已知放大电路中一只N 沟道增强型MOS 场效应管三个极①、②、③的电位分别为3V 、6V 、9V ，场效应管工作在恒流区。试说明①、②、③与g 、s 、d 的对应关系。 解：①为s 、②为g 、③为d 。
一个结型场效应管的转移特性曲线如题图所示。
题图
题图 题图
⑴ 试判断它是什么沟道的场效应管 ⑵ U GS(off)、I DSS 各为多少 答：（1）为N 沟道。 （2）U GS(off)=、I DSS =4mA
已知场效应管的输出特性曲线如题图所示，试画出该管在恒流区U DS =6V 的转移特性曲线。
DS
解：其转移特性曲线如下图
0.6
判断题
（1） 下面给出几组三极管处于放大状态的各管脚的电位，试判断晶体管的类型及材料
⑴ ，2V ，5V ⑵ －5V ，－，－10V ⑶ ，，8V ⑷ 1V ，，10V ⑸ 8V ，，3V
解：放大状态下NPN 管E 、B 、C 之间的电位关系是V C >V B >V E ，且BE U ≈是硅管、BE U ≈是锗管； PNP 管E 、B 、C 之间的电位关系是V E >V B > V C ，且BE U ≈是硅管、BE U ≈是锗管。
故（1）分别为B 、E 、C ，且为NPN 硅管。 （2）分别为E 、B 、C ，且为PNP 硅管。
（3）分别为B 、E
、C ，且为
NPN 锗管。 （4）分别为B 、E 、C ，且为NPN 硅管。
（5）分别为E 、B 、C ，且为PNP 硅管。
（2）
判断题图所示电路中的晶体管，分别处于什么工作状态或是否已损坏
2V 0V
题图 题图
解：第一只为放大状态。满足发射结正偏、集电结反偏。 第二只为截止状态。因为发射结零偏置。 第三只为饱和状态。因为发射结和集电结均正偏。 第四只为截止状态。因为发射结反偏。 第五只为损坏。因BE U =2V>>。
（3） 判断题图所示电路对正弦信号是否有放大作用如果没有放大作用，则说明原因并改正电路(设电容对交流视为短路)。
CC
o
CC
o
+
u o
CC
o
CC
(d)
)
(b)
解：（a ）不能放大，缺少基极正偏电阻，改正如下图（a ）。
（b ）也不能放大，输入信号被V BB 吸收而不能加到发射结上，改正如下图（b ）。 （c ）不能放大，缺少集电极回路电阻，改正如下图（c ）。 （d ）不能放大，缺少基极偏置电流，改正如下图（d ）。
CC
o
CC
o
+
u o
CC o
CC
(d)
)
(b)
（4） 在题图所示电路中，用直流电压表测出U CE ≈0，有可能是因为（ ）；若U CE ≈12V，有可能是因为（ ）。
题图 题图
① R b 开路 ② R c 开路 ③ R b 短路 ④ R c 短路 ⑤ β过大 ⑥ β过小 答：②、①或④
（5） 题图所示为放大电路的直流通路，晶体管均为硅管，判断各晶体管工作在哪个区(放大区、截止区、饱和区)。
20K 100K Ω
51K 12V
12V
(a)
(b)
题图 题图
解：（a ）该放大晶体管中CC BQ B BQ E 0.7(1)V I R I R β=+++，故BQ I ≈55uA 。设晶体管处于放大状态，则CQ BQ 5.46mA I I β==，U CEQ ≈×（10+2）=，由此可见该晶体管集电结已经正偏，上述假设不成立，管子实际处于深度饱和状态。
（b ）B 20122V 10020U ≈?
=+，故CQ EQ 20.7
0.65mA 2
I I -≈≈=，
CEQ
120.65(31)=9.4V U ≈-?+，显然该晶体管发射结正偏、集电结反偏，工作在放大区。
综合练习题
电路如题图(a)所示，设电容对交流均视为短路，U BEQ =，β = 100，r bb' =200Ω。⑴估算该电路的U CEQ ；⑵ 画出微变等效电路；⑶ 计算交流参数A u 、R i 、R o ；若出现如图(b)所示失真的输出波形，回答该失真波形是什么失真应调整电路中哪个元件如何调整
o
u (a)
(b)
R 1K
（1）BQ CQ 120.7
22.16uA, 2.22mA 510
I I -=
==，CEQ CC BQ c 5.35V U V I R β=-?= 题图
（2）
u s
u o
（3）()
()
()
be 26mV 2001 1.383K 2.22mA r β=++=Ω
C L
u be
//108.5r R R A β=-
=-， i b be //r 1.383K R R =≈，o c 3K R R ==， 失真属于饱和
失真，应增大R b 。
电路如题图所示，晶体管的β=100，r be =1KΩ。要使U CEQ =6V ，R b 大约为多少要使A u =-100，
R L 应为多少
解：因CEQ CC BQ c 6V U V I R β=-?=，故CQ 2mA I =，b 120.7
565K 0.02
R -=
=；要使
C L
u be
//100r R R A β=-
=-，则C L //R R =1K ，即L 1.5K R =。
电路如题图所示，晶体管为硅材料，其β=100，r be =1KΩ。(设电容对交流视为短路) ⑴ 求U CEQ 、A u 、R i 、R o 。
⑵ 求电容C e 开路情况下的A u 、R i 、R o 。
解
:
①
B 122V
30 6.2
U ≈?
≈+，故
CQ EQ 1.18mA 10.2
I I ≈≈
=+，
CEQ
12 1.18(10.13)=7.16V U ≈-?++
②
C L
u be f
//13.64
r (1)R R A R ββ=-
=-++，
[]i b1b1be f ////r (1) 3.5K
R R R R β=++≈，
o c 3K R R ==。
③若C e 开路，C L
u be f e // 1.34r (1)()
R R A R R ββ=-
=-+++，o c 3K R R ==，
[]i b1b1be f e ////r (1)() 4.91K R R R R R β=+++≈。
在题图所示电路中，已知晶体管的β =200，U BE =，U CES =。
⑴在下列情况下，用直流电压表测量晶体管的集电极电位，应分别是多少
①正常情况；②R b1开路；③R b1短路；④R b2开路；⑤R b2短路；⑥R c 开路；⑦R c 短路。 ⑵在对题图所示电路进行实验时有6个同学在实验中用直流电压表测出晶体管各极对
地电位如题表所示，试分析各电路的直流工作状态是否合适，若不合适，试分析原因
题表
c c c c c c c （2）
o
u R CC
u o
u
题图 题图
在题图所示电路中，已知晶体管的β =200，Ω=200'bb r ，U BE =，U CES =。 ⑴ 求该电路的最大输出电压幅值u om ，并估算R P 阻值应调为多少 ⑵ 计算该电路的A u 、R i 、R o ；
⑶ 在输出电压幅值u om 最大的基础上，若分别调整R P 到最大或最小时，输出波形将如何变化对应的失真称为什么失真
解：（1）最大输出时有 CEQ CES CQ L =U U I R '-?
又()CEQ CC CQ C E U V I R R =-?+
即最大不失真输出时的()CC CQ C E CES CQ L -=V I R R U I R '-?+?
CC CES
CQ L C E
=
+V U I R R R -'+=（mA ）
故'om 2.22V I R u =
≈
根据分压公式求得 R P ≈23K
（2）()
()
()
be 26mV 2001 2.7K 2.09mA r β=++=Ω
C L
u be
//111r R R A β=-
≈-
i b1b1be ////r 2K R R R =≈ o c 3K R R ==
（3）R P 变大会出现波形顶部限幅失真，称为截止失真；当R P 变小会出现波形底部限幅失真，称为饱和失真。
电路如题图所示，晶体管β=100，r be =1KΩ。 ⑴ 求U CEQ ；
⑵ 求出R L 分别为∞和3KΩ时电路的A u 、R i 、R o 。
解：（1）因()CC BQ b BE EQ e BQ b BE BQ e 1V I R U I R I R U I R β=++=+++，故
()CC BE
BQ b e
1V U I R R β-=
++，CQ BQ I I β=，CEQ CC EQ e CC CQ e 6.38V U V I R V I R =-≈-=
(2)当R L =∞时，e
u be e
0.987r (1)R A R ββ=
=++，[]i b be e //r (1)150K R R R β=++≈，
be b s
o e r ////
1R R R R β
+=+。
当R L =3K 时，e L
u be e L
//0.984r (1)//R R A R R ββ=
=++，[]i b be e L //r (1)//150K R R R R β=++≈，
be b s
o e r ////
1R R R R β
+=+。
电路如题图所示，晶体管β=100，r be =1KΩ，U BE =，电容C 1、C 2、C 3均足够大。 ⑴ 求U CEQ ；
⑵ 求A u1、A u2、R i 、R o1、R o2
u o
+
?u
R o1
解：（1）因()CC BQ b BE BQ e 1V I R U I R β=+++，故()CC BE
BQ b e
1V U I R R β-=
++，CQ BQ I I β=，
CEQ CC EQ e c () 5.65V U V I R R ≈-+=。
（2）对于u o1输出端，是一个共射放大器。
题图 题图
c
u1be e
1r (1)R A R ββ=-
≈-++，[]i b be e //r (1)145.2K R R R β=++≈，o c 2K R R ==。
对于对于u o2输出端，是一个共集放大器。
e
u be e
1r (1)R A R ββ=
≈++，[]i b be e //r (1)145.2K R R R β=++≈，
be
o e r //
101R R β
=≈Ω+。 某场效应管放大电路和转移特性如图（a ）、（b ）所示。已知g m =6ms ，试估算U DSQ 、A u 、R i 、
R o 。
(b
)
)
解：2DQ DSS GSQ GS(off)(1/)I I U U =-，GSQ DQ s U I R =-。由图b 可知，式中DSS 3I =，
GS(off)0.5U =-，带入求解DQ1 6.05mA I =(增根舍去) DQ2 1.03mA I =，U DSQ =V DD －I DQ (R d ＋R s )=。
A u =－g m R d =－6×=－，R i = R g =2M ，R o = R d =。
二、设计项目
项目1：埋设电缆断线检测仪
设计一个能够对埋设在墙内或地板下的220V 电源线断线情况进行检测的装置，使用直流电源供电，利用发光二极管作为指示，当装置靠近电源线周围时发光二极管点亮，若墙内没有导线或已经断线时，检测发光二极管熄灭。根据上述要求，试设计出电路并确定基本元件参数，并阐明工作原理。
提示：该题目可使用场效应管、双极性三极管、发光二极管等元器件。带电的电缆产生的电场辐射可视为一个内阻非常高的低频(50H Z )信号源。电路设计思路是可用场效应管将埋设电缆是否断线产生的电场变化转换为电压的变化，经过晶体管放大，由发光二极管的亮暗反映出埋设电缆断线处。该项目的组成可参考框图。
图 埋设电缆断线检测仪框图
解：参考电路
题图
场效应管等T1构成探测放大器，栅极金属探针“sensor”感应到的微弱市电信号经过其构成的共源放大器放大后，经过漏极电位器调整幅度后输出由C1、D1、D2、C2、R3等构成的二倍压整流电路变换为直流电压信号，当该电压高于T3、T2的发射结导通电压时，T3与T2达林顿管开始导通，集电极电流I D驱动D3发光二级管点亮，表明探针附近有高压电线；当电线断开或距离探针较远时，感应放大后输出的信号不足以使得T3、T2导通，LED 指示灯熄灭，达到了断线检测的目的。
项目2：触摸式防盗报警器
设计一个触摸式防盗报警装置，使用直流电源供电，触摸感应器为一小金属片，当有人触摸它一次时，蜂鸣器发声，持续发出报警信号，直到断开电源为止。根据上述要求，试设计出电路并确定基本元件参数，并阐述工作原理。
提示：该题目可使用场效应管、双极性三极管、可控硅等元器件。电路设计思路是可用场效应管将人体感应信号转换为电压的变化，经过晶体管放大，触发可控硅，再接通报警电路。该项目的组成可参考框图。
检测电路触发
电路
电铃
触摸电极信号
放大
图P 触摸式防盗报警器框图
答：参考电路如下：
图中T1等构成场效应管放大电路，调节电位器R3的参数使T2平时处于微导通状态，R4上的压降U R4很小，T3可控硅处于截止状态，蜂鸣器不发声报警。当人手触摸信号经过T1放大后输出给T2基极，使T2导通，U R4升高T3导通，蜂鸣器发声报警，直到断开电源V CC为止。电容C1为旁路电容、C2有减少误触发作用、C4为电源退耦电容。
V CC
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MO S 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＝5m A。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。
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）
半导体器件试题库 常用单位： 在室温（T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 （一）名词解释题 杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用，通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度， 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。 晶向： 晶面： （二）填空题 1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。 3．点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4．线缺陷，也称位错，包括 、 两种。 5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带 向 弯曲。 6．能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。
9．在Si-SiO 2系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P 型半 导体，当温度升高时，费米能级向 移动。 （三）简答题 1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用？ 3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？ 4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？ （四）问答题 1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ （五）计算题 1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。 2．掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ，已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3，由此计算： （a ）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b ）该样品的少子浓度是多少？ （c ）未离化杂质浓度是多少？ （d ）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si ，实验测得430 4.510 cm n -=?，153510 cm D N -=?， （a ）该半导体是N 型还是P 型的？ （b ）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c ）样品的电导率是多少？ （d ）计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4．室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?，1931.110 cm v N -=?，0.026 eV B k T =，禁带 宽度 1.12 eV g E =，如果忽略禁带宽度随温度的变化
半导体器件原理简明教程习题答案 傅兴华 1.1 简述单晶、多晶、非晶体材料结构的基本特点. 解 整块固体材料中原子或分子的排列呈现严格一致周期性的称为单晶材料; 原子或分子的排列只在小范围呈现周期性而在大范围不具备周期性的是多晶材料; 原子或分子没有任何周期性的是非晶体材料. 1.6 什么是有效质量，根据E(k)平面上的的能带图定性判断硅鍺和砷化镓导带电子的迁移率的相对大小. 解 有效质量指的是对加速度的阻力.k E h m k ??=2 1*1 由能带图可知,Ge 与Si 为间接带隙半导体,Si 的Eg 比Ge 的Rg 大，所以Ge μ>Si μ.GaAs 为直接带隙半导体,它的跃迁不与晶格交换能量,所以相对来说GaAs μ>Ge μ>Si μ. 1.10 假定两种半导体除禁带宽度以外的其他性质相同,材料1的禁带宽度为1.1eV,材料2 的禁带宽度为 3.0eV,计算两种半导体材料的本征载流子浓度比值,哪一种半导体材料更适合制作高温环境下工作的器件? 解 本征载流子浓度:)exp( )( 1082.42 15 T dp dn i k Eg m m m n ?= Θ两种半导体除禁带以外的其他性质相同 ∴)9.1exp()exp()exp(0.31.121T k k k n n T T ==-- ΘT k 9.1>0 ∴21n n > ∴在高温环境下2n 更合适 1.11 在300K 下硅中电子浓度330102-?=cm n ,计算硅中空穴浓度0p ,画出半导体能带图, 判断该半导体是n 型还是p 型半导体. 解 3 173 21002 02 0010125.1102)105.1(p -?=??==→=cm n n n p n i i ∴>00n p Θ是p 型半导体 1.16 硅中受主杂质浓度为31710-cm ,计算在300K 下的载流子浓度0n 和0p ,计算费米能级相 对于本征费米能级的位置,画出能带图. 解 3 17010-==cm N p A 200i n p n = T=300K →3 10 105.1-?=cm n i 330 2 01025.2-?==∴cm p n n i 00n p >Θ ∴该半导体是p 型半导体 )105.110ln(0259.0)ln(10 17 0??==-i FP i n p KT E E
第二章 1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm，求零偏压下的总耗尽层宽度、建电势和最大电场强度。 解：)0(,22≤≤-=x x qax dx d p S εψ )0(,2 2n S D x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22 ≤≤--=- =E x x x x qa dx d x p p S εψ n n S D x x x x qN dx d x ≤≤-=- =E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm ?? =--=-n p x x bi V dx x E dx x E V 0 516.0)()( m V x qa E p S /1082.4)(25 2max ?-=-= ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。 2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp＝τn＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。 解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/s cm D L p p p 3103-?==τ，cm D L n n n 31045.2-?==τ n p n p n p S L n qD L p qD J 0 + = I S =A*J S =1.0*10-16A 。 ＋0.7V 时，I ＝49.3μA ， －0.7V 时，I ＝1.0*10-16A 3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区存
《模拟电子技术基础》 （教案与讲稿） 任课教师：谭华 院系：桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系 授课班级：2008电子信息专业本科1、2班 授课时间：2009年9月21日------2009年12月23日每周学时：4学时 授课教材：《模拟电子技术基础》（第4版） 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编 高教出版社 2009
第一章常用半导体器件 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。
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章常用半导体器件题解09677
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。 解：（1）√（2）×（3）√（4）× 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. ?Skip Record If...? C. ?Skip Record If...? （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 解：（1）A （2）C （3）C （4）B 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 Zmin＝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。 六、电路如图T1.6所示，V CC＝15V，β＝100，U BE＝0.7V。试问： （1）R b＝50kΩ时，u O＝？ （2）若T临界饱和，则R b≈？ 解：（1）R b＝50kΩ时，基极电流、集电 极电流和管压降分别为 ?Skip Record If...?μA ?Skip Record If...? 所以输出电压U O＝U CE＝2V。 图T1.6 （2）设临界饱和时U CES＝U BE＝0.7V，所以 ?Skip Record If...?
第4章常用半导体器件 本章要求了解PN结及其单向导电性，熟悉半导体二极管的伏安特性及其主要参数。理解稳压二极管的稳压特性。了解发光二极管、光电二极管、变容二极管。掌握半导体三极管的伏安特性及其主要参数。了解绝缘栅场效应晶体管的伏安特性及其主要参数。 本章内容目前使用得最广泛的是半导体器件——半导体二极管、稳压管、半导体三极管、绝缘栅场效应管等。本章介绍常用半导体器件的结构、工作原理、伏安特性、主要参数及简单应用。 本章学时6学时 4.1 PN结和半导体二极管 本节学时2学时 本节重点1、PN结的单向导电性； 2、半导体二极管的伏安特性； 3、半导体二极管的应用。 教学方法结合理论与实验，讲解PN结的单向导电性和半导体二极管的伏安特性，通过例题让学生掌握二半导体极管的应用。 4.1.1 PN结的单向导电性 1. N型半导体和Ｐ型半导体 在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 2.PN结的单向导电性 当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN结变窄,而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,视为截止(不导通)。 4.1.2 半导体二极管 1.结构 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。 2. 二极管的种类 按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种，点接触型二极管（一般为锗管）其特点是结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用高频电路的检波或小电流的整流，也可用作数字电路里的开关元件；面接触型二极管（一般为硅管）其特点是结面积大，结电容大，允许通过的电流较大，适用于低频整流；硅平面型二极管，结面积大的可用于大功率整流，结面积小的，适用于脉冲数字电路作开关管。
第7章 常用半导体器件 习题参考答案 7-1 计算图所示电路的电位U Y （设D 为理想二极管）。 （1）U A ＝U B ＝0时； （2）U A ＝E ，U B ＝0时； （3）U A ＝U B ＝E 时。 解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。从图中可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。 当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。本题解答如下： （1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0； （2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝E ? +9 19＝109E ； （3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝E ?+5.099＝1918E 。 7-2 在图所示电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形。试画出输出电压u o 的波形图。 解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（b ）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电阻为无穷大，相当 于断路，因此u o ＝5V ，即是说，只要判断出D 导通与否， 就可以判断出输出电压的波形。要判断D 是否导通，可 以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高 低，从而得知是否导通。 u o 与u i 的波形对比如右图所示： 7-3 试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有 何异同 （参考答案：见教材） 7-4 某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚①对地电位为－；管脚②对地电位
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5章常用半导体元件习题 5.1晶体二极管 一、填空题： 1．半导体材料的导电能力介于和之间，二极管是将 封装起来，并分别引出和两个极。 2．二极管按半导体材料可分为和，按内部结构可分为＿和，按用途分类有、、四种。3．二极管有、、、四种状态，PN 结具有性，即。4．用万用表（R×1K档）测量二极管正向电阻时，指针偏转角度，测量反向电阻时，指针偏转角度。 5．使用二极管时，主要考虑的参数为和二极管的反向击穿是指。 6．二极管按PN结的结构特点可分为是型和型。 7．硅二极管的正向压降约为 V，锗二极管的正向压降约为 V；硅二极管的死区电压约为 V，锗二极管的死区电压约为 V。 8．当加到二极管上反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象称为现象。 9．利用万用表测量二极管PN结的电阻值，可以大致判别二极管的、和PN结的材料。 二、选择题： 1. 硅管和锗管正常工作时，两端的电压几乎恒定，分别分为( )。 A.0.2-0.3V 0.6-0.7V B. 0.2-0.7V 0.3-0.6V C.0.6-0.7V 0.2-0.3V D. 0.1-0.2V 0.6-0.7V 的大小为( )。 2.判断右面两图中，U AB A. 0.6V 0.3V B. 0.3V 0.6V C. 0.3V 0.3V D. 0.6V 0.6V 3.用万用表检测小功率二极管的好坏时，应将万用表欧姆档拨到（） Ω档。 A.1×10 B. 1×1000 C. 1×102或1×103 D. 1×105 4. 如果二极管的正反向电阻都很大，说明 ( ) 。 A. 内部短路 B. 内部断路 C. 正常 D. 无法确定 5. 当硅二极管加0.3V正向电压时，该二极管相当于( ) 。 A. 很小电阻 B. 很大电阻 C.短路 D. 开路 6．二极管的正极电位是-20V，负极电位是-10V，则该二极管处于（）。 A．反偏 B．正偏 C．不变D. 断路 7．当环境温度升高时，二极管的反向电流将（） A．增大 B．减小 C．不变D. 不确定 8．PN结的P区接电源负极，N区接电源正极，称为（）偏置接法。
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）AC
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 m i 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。
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 。
第一章 常用半导体器件（童诗白） 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。
精心整理 电子元器件基础知识考试试题及答案 部门：姓名得分： 一、 填空题（每题5分，共30分）1. 电阻器是利用材料的电阻特性制作出的电子元器件，常用单位有欧姆（Ω）、千欧（K Ω） 和兆欧（M Ω），各单位之间的转换关系为1M Ω=103K Ω＝106Ω。2.电阻器阻值的标示方法有直标法、数字法和色标法。3.电感器是用导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的，又叫电感线圈。 4.二极管按材料分类，可分为锗管和硅管。 5.三极管按导电类型可分为 PNP 型和NPN 型。6.碳膜电阻为最早期也最普遍使用的电阻器，利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂一层碳膜， 再将碳膜外层加工切割成螺旋纹状，依照螺旋纹的多寡来定其电阻值，螺旋纹愈多时表示电阻值愈大。 二、判断题（每题5分，共25分） 1.电阻量测不能带电测试，待测物要独立存在。（正确） 2.电阻器按安装方式可分为：固定电阻、可调电阻、特种电阻（敏感电阻） 。（正确）3. 二极管又称晶体二极管，简称二极管，可以往两个方向传送电流。（错误）4. 三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。具有两个电极，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。（错误）5. 扼流线圈又称为扼流圈、阻流线圈、差模电感器，是用来限制交流电通过的线圈，分高频阻流圈和低频阻流圈。（正确）三、 简答题（每题15分，共45分）1.读出右图两个色环电阻的阻值及误差 ,并根据电容的标识方法读出贴片电容212J 和104K 的 电容值及误差。答：1.270Ω，5% 2.200K Ω，1% 3.212J:21*102pF=2100pF=2.1nF,5% 4.104K:10*104pF=100nF,10% 2.简述右图符号分别表示那些特性的晶体管。 答：1.普通二极管 2.稳压二极管 3.发光二极管 4.光电二极管3．列举3个常用的电子元器件并简述其用万用表简单的检测方法。 答：1.电阻器：万用表电阻档直接测量。 2．电容器：容量用万用表直接测量，充放电采用适当的电阻档观察阻值变化确定。 3.电感器：万用表的Rx1挡，测一次绕组或二次绕组的电阻值，有一定阻值为正常。 1 2
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 常用半导体器件 1.1 半导体基础知识 1.1.1 本征半导体 一、半导体 1． 概念：导电能力介于导体和绝缘体之间。 2． 本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。 二、本征半导体的晶体结构（图1.1.1） 1． 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵。 2． 共价键 三、本征半导体中的两种载流子（图1.1.2） 1． 本征激发：在热激发下产生自由电子和空穴对的现象。 2． 空穴：讲解其导电方式； 3． 自由电子 4． 复合：自由电子与空穴相遇，相互消失。 5． 载流子：运载电荷的粒子。 四、本征半导体中载流子的浓度 1． 动态平衡：载流子浓度在一定温度下，保持一定。 2． 载流子浓度公式： )2/(2/31kT E i i GO e T K p n -== 自由电子、空穴浓度（cm －3），T 为热力学温度，k 为波耳兹曼常数（K eV /1063.85-?），E GO 为热力学零度时破坏共价键所需的能量（eV ），又称禁带宽度，K 1是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量。 1.1.2 杂质半导体 一、概念：通过扩散工艺，掺入了少量合适的杂质元素的半导体。 二、N 型半导体（图1.1.3） 1． 形成：掺入少量的磷。 2． 多数载流子：自由电子 3． 少数载流子：空穴 4． 施主原子：提供电子的杂质原子。 三、P 型半导体（图1.1.4） 1． 形成：掺入少量的硼。 2． 多数载流子：空穴
3． 少数载流子：自由电子 4． 受主原子：杂质原子中的空穴吸收电子。 5． 浓度：多子浓度近似等于所掺杂原子的浓度，而少子的浓度低，由本征激发形成， 对温度敏感，影响半导体的性能。 1.1.3 PN 结 一、PN 结的形成（图1.1.5） 1． 扩散运动：多子从浓度高的地方向浓度低的地方运动。 2． 空间电荷区、耗尽层（忽视其中载流子的存在） 3． 漂移运动：少子在电场力的作用下的运动。在一定条件下，其与扩散运动动态平衡。 4． 对称结、不对称结：外部特性相同。 二、PN 结的单向导电性 1． PN 结外加正向电压：导通状态（图1.1.6）正向接法、正向偏置，电阻R 的作用。 （解释为什么Uho 与PN 结导通时所表现的外部电压相反：PN 结的外部电压为U 即平时的0.7V ，而内电场的电压并不对PN 结的外部电压产生影响。） 2． PN 结外加反向电压：截止状态（图1.1.7）反向电压、反向偏置、反向接法。形成 漂移电流。 三、PN 结的电流方程 1． 方程（表明PN 结所加端电压u 与流过它的电流i 的关系）： )1(-=T U u S e I i q kT U T = q 为电子的电量。 2． 平衡状态下载流子浓度与内电场场强的关系： 3． PN 结电流方程分析中的条件： 4． 外加电压时PN 结电流与电压的关系： 四、PN 结的伏安特性（图1.1.10） 1． 正向特性、反向特性 2． 反向击穿：齐纳击穿（高掺杂、耗尽层薄、形成很强电场、直接破坏共价键）、雪 崩击穿（低掺杂、耗尽层较宽、少子加速漂移、碰撞）。 五、PN 结的电容效应 1． 势垒电容：（图1.1.11）耗尽层宽窄变化所等效的电容，C b （电荷量随外加电压而增 多或减少，这种现象与电容器的充放电过程相同）。与结面积、耗尽层宽度、半导体介电常数及外加电压有关。 2． 扩散电容：（图1.1.12） （1） 平衡少子：PN 结处于平衡状态时的少子。 （2） 非平衡少子：PN 结处于正向偏置时，从P 区扩散到N 区的空穴和从N 区 扩散到P 区的自由电子。 （3） 浓度梯度形成扩散电流，外加正向电压增大，浓度梯度增大，正向电流增 大。 （4） 扩散电容：扩散区内，电荷的积累和释放过程与电容器充放电过程相同。i 越大、τ越大、U T 越小，Cd 就越大。 （5） 结电容d b j C C C += pF 级，对于低频忽略不计。
第二章常用半导体器件及应用 一、习题 2.1填空 1. 半导材料有三个特性，它们是、、。 2. 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。 3. 二极管的主要特性是。 4．在常温下，硅二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V；锗二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V。 5．在常温下，发光二极管的正向导通电压约为V，考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在mA。 6. 晶体管(BJT)是一种控制器件；场效应管是一种控制器件。 7. 晶体管按结构分有和两种类型。 8. 晶体管按材料分有和两种类型。 9. NPN和PNP晶体管的主要区别是电压和电流的不同。 10. 晶体管实现放大作用的外部条件是发射结、集电结。 11. 从晶体管的输出特性曲线来看，它的三个工作区域分别是、、。 12. 晶体管放大电路有三种组态、、。 13. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻。 14．三极管的交流等效输入电阻随变化。 15．共集电极放大电路的输入电阻很，输出电阻很。 16．射极跟随器的三个主要特点是、、。 17．放大器的静态工作点由它的决定，而放大器的增益、输入电阻、输出电阻等由它的决定。 18．图解法适合于，而等效电路法则适合于。 19．在单级共射极放大电路中，如果输入为正弦波，用示波器观察u o和u i的波形的相位关系为；当为共集电极电路时，则u o和u i的相位关系为。 20. 在NPN共射极放大电路中，其输出电压的波形底部被削掉，称为失真，原因是Q点(太高或太低)，若输出电压的波形顶部被削掉，称为失真，原因是Q 点(太高或太低)。如果其输出电压的波形顶部底都被削掉，原因是。 21．某三极管处于放大状态，三个电极A、B、C的电位分别为9V、2V和1.4V，则该三极管属于型，由半导体材料制成。 22．在题图P2.1电路中，某一元件参数变化时，将U CEQ的变化情况(增加；减小；不变)填入相应的空格内。 (1) R b增加时，U CEQ将。 (2) R c减小时，U CEQ将。 (3) R c增加时，U CEQ将。 (4) R s增加时，U CEQ将。 (5) β增加时(换管子)，U CEQ将。