电子技术
模拟电路部分
第一章
半导体器件
第一章半导体器件
§1.1半导体的基本知识
§1.2PN结及半导体二极管§1.3特殊二极管
§1.4半导体三极管
§1.5场效应晶体管
§1.1 半导体的基本知识
1.1.1 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓
和一些硫化物、氧化物等。
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：
?当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。
?往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。
1.1.2本征半导体
一、本征半导体的结构特点
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，
而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子
与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价
电子。
硅和锗的晶
体结构：
硅和锗的共价键结构
共价键共
用电子对
+4
+4
+4
+4
+4表示除去价电子后的原子
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。
形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。
共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。
+4
+4
+4
+4
二、本征半导体的导电机理
1.载流子、自由电子和空穴
在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有
可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电
能力为0，相当于绝缘体。
在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。
+4+4 +4+4自由电子
空穴
束缚电子
2.本征半导体的导电机理
+4+4 +4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。
本征半导体中电流由两部分组成：
1. 自由电子移动产生的电流。
2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。
1.1.3杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会
使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺
杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，
也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也
称为（空穴半导体）。
一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。
+4+4
+5
+4
多余电子
磷原子
N 型半导体中的载流子是什么？
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。
2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
二、P 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，
产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。
+4+4
+3+4空穴
硼原子
三、杂质半导体的示意表示法
－－－
－
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P 型半导体
++++++++++++++++++++++++
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
近似认为多子与杂质浓度相等。
§1.2 PN结及半导体二极管
2.1.1 PN结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。
P 型半导体
－－－－
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N 型半导体
++++++++++++++++++++++++
扩散运动
内电场E
漂移运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
空间电荷区，也称耗尽层。
漂移运动
P 型半导体
－－－－
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N 型半导体++++++++++++++++
++++++++
扩散运动
内电场E
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，
相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。
第 1 章半导体器 件 习题及答案
第1章半导体器件 一、是非题（注：请在每小题后［］内用” V"表示对，用” X "表示错） 1、P型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2、N型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（） 3、在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P型半导体。（） 4、P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 5、N型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（） 6半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（） 10、PN结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 12、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。（） 13、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述 二极管的反向击穿特性。（） 15、通常的BJT管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。 （） 16、有人测得某晶体管的U BE=0.7V, I B=20^A,因此推算出r be=U BE/|B=0.7V/20 卩A=35k Q（）
17、 有人测得晶体管在U BE =0.6V , I B =5^A,因此认为在此工作点上的r be 大约为 26mV/l B =5.2k ◎（） 18、 有人测得当U BE =0.6V , I B =10^A O 考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到 、选择题 （注：在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处 .1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中 __________ 载流子 A.有 B.没有 C.少数 D.多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生 ___________ F 很大关系。A.温度B. 掺杂工艺C.杂质浓度C.晶体缺陷 7、当PN 结外加正向电压时，扩散电流 _____ 漂移电流，耗尽层 _____ 。当PN 结 外加反向电压 时，扩散电流 _____ 漂移电流，耗尽层 ____ 。 A.大于B.小于C.等于D.变宽E.变窄F.不变 8、二极管正向电压从0.7V 增大15%时，流过的电流增大 ________ 。（ A 1. 15% B 1 ?大于 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 U BE 1 B 0.6 0 10 0 60(k ) ,多选或不选按选错论） A.负离子 B. 空穴 C. 3、 半导体中的载流子为 ________ 。 空穴 4、 N 型半导体中的多子是 ________ < 5、 P 型半导体中的多子是 _________ < &在杂质半导体中，多数载流子的浓度 度则与 ______ 有 正离子 D. 电子-空穴对 \.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子和 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 _____ ，而少数载流子的浓
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βoff 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）。 18.晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM_＝90% U BO。 19.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用_快速__型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 20.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是__解决静态不均压__措施。 21.晶闸管断态不重复峰值电压U DSM与断态重复峰值电压U DRM数值大小上应有U DSM__小于__U DRM。 22.波形系数可以用来衡量具有相同的平均值，而波形不同的电流有效值_的大小程度。 23.当晶闸管_阳极加反向电压_时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在关断状态。 24.逆导型晶闸管是将逆阻型晶闸管和__大功率二极管__集成在一个管芯上组成的。 25.当晶闸管阳极承受__反向电压_时，不论门极加何种极性的触发信号，管子都处于断态。 26.使已导通的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至H_以下。 27.在双向晶闸管的4+_方式的触发灵敏度最低。
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。
第1章半导体器件 一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错) 1、P型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2、N型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（） 3、在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P型半导体。（） 4、P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 5、N型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（） 6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（） 10、PN结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 12、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。（） 13、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（） 15、通常的BJT管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（） 16、有人测得某晶体管的U BE=，I B=20μA，因此推算出r be=U BE/I B=20μA=35kΩ。（） 17、有人测得晶体管在U BE=，I B=5μA，因此认为在此工作点上的r be大约为26mV/I B=Ω。（） 18、有人测得当U BE=，I B=10μA。考虑到当U BE=0V时I B=0因此推算得到
0.60 60()100 BE be B U r k I ?-= ==Ω?- （ ） 二、选择题 (注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中_________ 载流子。 A. 有 B. 没有 C. 少数 D. 多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生_________。 A. 负离子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子-空穴对 3、半导体中的载流子为_________。 A.电子 B.空穴 C.正离子 D.电子和空穴 4、N 型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子 5、P 型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子 6、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度则与 有 很大关系。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 杂质浓度 C. 晶体缺陷 7、当PN 结外加正向电压时，扩散电流 漂移电流，耗尽层 。当PN 结外加反向电压 时，扩散电流 漂移电流，耗尽层 。 A.大于 B.小于 C.等于 D.变宽 E.变窄 F.不变 8、二极管正向电压从增大15%时，流过的电流增大_______。（A 1．15% B 1．大于 15% C 1．小于15%）当流过二极管的电流一定，而温度升高时，二极管的正向电压______。（A 2．增大B 2．减小；C 2．基本不变） 9、温度升高时，二极管的反向伏安特性曲线________。（A 1．上移 B 1．下移 C 1．不变）说 明此时反向电流________。（A 2．减小 B 2．增大 C 2．不变）. 10、在下图所示电路中，当电源V=5V 时，测得I=1mA 。若把电源电压调整到V=10V ，则电流的
4第1章自测题、习题解答 自测题1 一、选择题 1. 在半导体材料中，本征半导体的自由电子浓度 空穴浓度。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 2. PN 结在外加正向电压时，其载流子的运动中，扩散 漂移。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 3. N 型半导体的多数载流子是电子，因此它 。 A. 带负电荷 B. 带正电荷 C. 呈中性 4. 处于放大状态的晶体管，集电结的载流子运动形式 运动。 A. 只有漂移 B.只有扩散 C.兼有漂移和扩散 5. 当环境温度增加时，稳压二极管的正向电压将 。 A.增大 B. 减小 C.不变 解：1、C 2、A 3、C 4、A 5、B 二、判断题 1．PN 结加上反向电压时电流很小，是因为空间电荷减少了。（ ） 2．当共射晶体管的集电极电流几乎不随集—射电压的变化而改变时，则称晶体管工作在饱和状态。（ ） 3．P 型半导体中空穴占多数，因此它带正电荷。（ ） 4．晶体管有电流放大作用，因此它具有能量放大作用。（ ） 5. 二极管正向偏置时，PN 结的电流主要是多数载流子的扩散运动。（ ） 6. 结型场效应管的漏源电压u DS 大于夹断电压U P 后，漏极电流i D 将为零。（ ） 解：1、× 2、× 3、× 4、× 5、√ 6、× 三、二极管电路如图T1－3所示，写出各电路的输出电压值。设u D =0.7V 。 (a) (b) (c)
D +5V -R +U O4--3V + D +5V -R +U O5--3V + D -3V +R + U O6- -5V + (d) (e) (f) 图T1－3 解： (a) 二极管截止，故u o1 =0V （b ）二极管导通，故u o2 =5－0.7=4.3V (c) 二极管导通，故u o3 =3＋0.7=3.7V (d) 二极管截止，故u o4=5V (e) 二极管导通，故u o5 =0.7－3=－2.3V (f) 二极管截止，故u o6 =－3V 四、稳压二极管电路如图T1－4所示，已知D Z1、D Z2的稳定电压分别为U Z1=5V ， U Z2 =8V ，试求输出电压U O1，U O2。 (a) (b) 图T1－4 解： （a ）u o1 =15－U Z1－U Z2＝2V （b ）D Z2两端的电压小于其反向击穿电压8V ，故D Z2截止，u o2 =0V 五、电路如图T1－5所示，设U CC =10V ，=100，U BE =0.7V ，U CES =0V 试问： 1. R B =100K Ω，U BB =3V 时，I C =？ 解：30.7 23100 BB BE B B U U I A R μ--= == 10023 2.3C B I I mA β==?= 2. U BB =2V 时，U O =5V 时，R B =？ +U BB -R B R C 5k W U CC T +U - +U i =15V -+U O1- D Z1 R 1 R 2 D Z2 + U i =15V - +U O2- D Z1 R 2 D Z2
第一章、半导体器件（附答案） 一、选择题 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. B. C. 3．稳压管的稳压是其工作在 ________ A. 正向导通 B. 反向截止 C. 反向击穿区 4．V U GS 0=时，能够工作在恒流区的场效应管有 ________ A. 结型场效应管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 5．对PN 结增加反向电压时，参与导电的是 ________ A. 多数载流子 B. 少数载流子 C. 既有多数载流子又有少数载流子 6．当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____ A. 增加 B. 减少 C. 不变 7．用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻，两次测 量结果 ______ A. 相同 B. 第一次测量植比第二次大 C. 第一次测量植比第二次小 8．面接触型二极管适用于 ____ A. 高频检波电路 B. 工频整流电路 9．下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是： ____ A. 2CZ11 B. 2CP10 C. 2CW11 D.2AP6 10．当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。若其他参数不变，当温度上 升到40℃，则D U 的大小将 ____ A. 等于 0.7V B. 大于 0.7V C. 小于 0.7V 11．当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来，可组成的稳压值有 _____ A. 两种 B. 三种 C. 四种 12．在图中，稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ，且工作在稳压状态，由此可知输 出电压O U 为 _____ A. 6V B. 7V C. 0V D. 1V
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：
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。
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 半导体器件 一、是非题 (注:请在每小题后[ ]用"√"表示对,用"×"表示错) 1、P 型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（ ） 2、N 型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（ ） 3、在N 型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P 型半导体。（ ） 4、P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ） 5、N 型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（ ） 6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（ ） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（ ） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（ ） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（ ） 10、PN 结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（ ） 11、漂移电流是少数载流子在电场作用下形成的。（ ） 12、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。（ ） 13、PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（ ） 15、通常的BJT 管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（ ） 16、有人测得某晶体管的U BE =0.7V ，I B =20μA，因此推算出r be =U BE /I B =0.7V/20μA=35kΩ。（ ） 17、有人测得晶体管在U BE =0.6V ，I B =5μA，因此认为在此工作点上的r be 大约为26mV/I B =5.2kΩ。（ ） 18、有人测得当U BE =0.6V ，I B =10μA。考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到 0.6060()100BE be B U r k I ?-===Ω?- （ ） 二、选择题 (注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中_________ 载流子。 A. 有 B. 没有 C. 少数 D. 多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生_________。 A. 负离子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子-空穴对 3、半导体中的载流子为_________。 A.电子 B.空穴 C.正离子 D.电子和空穴
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。
第1章半导体器件习题 1.什么是本征半导体？什么是杂质半导体？各有什么特点。 2.N型半导体是在本征半导体中掺入____价元素，其多数 载流子是____ ，少数载流子是____。 3.Ｐ型半导体是在本征半导体中掺入___价元素，其多数 载流子是____，少数载流子是____。 4.在室温附近，温度升高，杂志半导体中____的浓度将明 显增加。 5. 什么是载流子的扩散运动、漂流运动？他们的大小主 要与什么有关？ ６. 在室温下，对于掺入相同数量杂质的Ｐ型、N型半导体，其导电能力___。（ａ）二者相同；（ｂ）Ｎ型导电能力强；（ｃ）Ｐ型导电能力强；
７.PN结是如何形成的？在热平衡下，PN结中有无净电流流过？ 8.PN结中扩散电流的方向是____ ，漂移电流的方向是____ 。 9.PN结未加外部电压时，扩散电流____漂移电流；加正向 电压时，扩散电流____漂移电流，其耗尽层____；加反 向电压时，扩散电流____漂移电流,其耗尽层____； 10.什么是PN结的击穿现象？击穿有哪两种？击穿是否意味PN 结坏了？为什么？ 11.什么是PN结的电容效应？何谓势垒电容、扩散电容。PN 结正向运用时，主要考虑什么电容？反向运用时，主要考虑 何种电容？ 12.二极管的直流电阻R D和交流电阻r d有何不同？如何在伏安特性上表示？
14.稳压二极管是利用二极管的＿＿＿特性进行稳压的。（a ） 正向导通；（b ）反向截止；（c ）反向击穿 室温下，当正向电流分别为、 时估算其电阻的值 mA 2mA 1试推导二极管正向导通时的交流电阻 I U dI dU d T r = = mV U T 26=13.二极管的伏安特性方程为 ) 1(-=T U U e I I S D VD R ++_ _ ui uo 5V 15.二极管电路如图所示,已知输入电压,二极管的正向压降和反向电流均可忽略.试画出输出电压的波形. VD R ++_ _ ui uo VD R ++_ _ ui uo VD R + +_ _ ui uo 5V )(sin 30V t u i ω=o u (a) (b) (c) (d)
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
第一章 常用半导体器件 1.1 在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个电极的电位如图1.1所示，该晶体管的类型是[ ] A. NPN 型硅管B. PNP 型硅管 C. NPN 型锗管 图D. PNP 型锗管 1.3V b 1.2 某三极管各个电极的对地电位如图1-2所示，可判断其工作状态是[ ] A. 饱和 B. 放大 C. 截止 图1.2 D. 已损坏 1.3 在如图1.3所示电路中，当电源V=5V 时，测得I=1mA 。若把电源电压调整到V=10V ，则电流的大小将是 [ ] A.I=2mA B.I<2mA C.I>2mA D.不能确定 图1.3 1.4 在如图1-7所示电路中电源V=5V 不变。当温度为20O C 时测得二极管的电压 U D =0.7V 。当温度上生到为40O C 时,则U D 的大小将是 [ ] A.仍等于0.7V B.大于0.7V C. 小于0.7V D.不能确定 图1.4 1.5 在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 [ ] A.温度 B.掺杂工艺 C.杂质浓度 D.晶体缺陷 1.6 对于同一个晶体管而言，反向电流最小的是 [ ] A.I CBO B.I CES C.I CER D.I CEO 1.7二极管的主要特性是 [ ] A.放大特性 B.恒温特性 C.单向导电特性 D.恒流特性
1.8 温度升高时，晶体管的反向饱和电流I CBO 将[ ] A.增大 B.减少 C.不变 D.不能确定 1.9 下列选项中，不属三极管的参数是[ ] A.电流放大系数β B.最大整流电流I F C.集电极最大允许电流I CM D.集电极最大允许耗散功率P CM 1.10 温度升高时，三极管的β值将 A.增大 B.减少 C.不变 D.不能确定 1.11 在N型半导体中，多数载流子是[ ] A. 电子 B. 空穴 C.离子 D. 杂质 1.12 下面哪一种情况二极管的单向导电性好[ ] A.正向电阻小反向电阻大 B. 正向电阻大反向电阻小 C.正向电阻反向电阻都小 D. 正向电阻反向电阻都大 1.13 在如图1.13所示电路中，设二极管的正向压降可以忽略不计，反向饱和 电流为0.1 mA, 反向击穿电压为25V且击穿后基本不随电流而变化，这时电路中的电流I等于[ ] A. 0.1 mA B. 2.5mA C. 5mA D. 15 mA 图 1.13 1.14 在P型半导体中，多数载流子是[ ] A. 电子 B. 空穴 C.离子 D. 杂质 1.15 下列对场效应管的描述中，不正确的是[ ] A 场效应管具有输入电阻高，热稳定性好等优点； B 场效应管的两种主要类型是MOSFET和JFET； C 场效应管工作时多子、少子均参与导电； D 场效应管可以构成共源、共栅、共漏这几种基本类型的放大器。 1.16 在放大电路中，场效应管应工作在漏极特性的[ ] A.可变电阻区 B.截止区 C.饱和区 D.击穿区 1.17 表征场效应管放大作用的重要参数是[ ] A.电流放大系数β B.跨导g m =ΔI D /ΔU GS C.开启电压U T D.直流输入电阻R GS
半导体器件物理施敏课后答案
半导体器件物理施敏课后答案 【篇一：半导体物理物理教案(03级)】 >学院、部：材料与能源学院 系、所；微电子工程系 授课教师：魏爱香，张海燕 课程名称；半导体物理 课程学时：64 实验学时：8 教材名称：半导体物理学 2005年9-12 月 授课类型：理论课授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.1半导体中的晶格结构和结合性质 1.2半导体中的电子状态和能带 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型结构 2．原子的能级和晶体的能带 3．半导体中电子的状态和能带（重点，难点） 4．导体、半导体和绝缘体的能带（重点） 研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的《固体物理》课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的回顾。 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页1题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005? 2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》?电子工业 出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社 5．曾谨言，《量子力学》科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案； 3. “重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体； 4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。