第1章半导体器件习题及答案教学总结

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 型半导体中掺入足够量的三价元素，可将其改为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 GS 大的特点。

（ ）（6）若耗尽型N 沟道MOS 管的U GS 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 －TU 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 GS＝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、写出图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝。

解：U O1≈，U O2＝0，U O3≈－，U O4≈2V，U O5≈，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。

求图所示电路中U O1和U O2各为多少伏。

解：U O1＝6V，U O2＝5V。

五、某晶体管的输出特性曲线如图所示，其集电极最大耗散功率P CM＝200mW，试画出它的过损耗区。

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. 2CZ11B. 2CP10C. 2CW1110．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B. 大于C. 小于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. 6VB. 7VC. 0VD. 1V13．将一只稳压管和一只普通二极管串联后，可得到的稳压值是（ ）A. 两种B. 三种C. 四种14．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 __（1）__，而少数载流子的浓度与 __（2）__有很大关系。

半导体物理第一章习题答案半导体物理第一章习题答案在半导体物理学的学习中，习题是非常重要的一部分。

通过解答习题，我们可以加深对理论知识的理解，巩固所学内容，并培养解决问题的能力。

下面是一些关于半导体物理第一章的习题及其答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是半导体？答：半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。

它的导电性介于导体和绝缘体之间，可以通过施加外界电场或温度的变化来改变其电导率。

2. 半导体的能带结构有哪些特点？答：半导体的能带结构具有以下特点：- 价带和导带之间存在禁带，禁带宽度决定了材料的导电性能。

- 价带和导带中的能级数目与电子数目之间存在关联，即保持电中性。

- 价带和导带中的电子分布符合费米-狄拉克分布。

3. 什么是载流子？答：载流子是指在半导体中参与电流传输的带电粒子。

在半导体中，载流子主要有电子和空穴两种类型。

4. 什么是固有载流子浓度？答：固有载流子浓度是指在材料中由于温度引起的自发激发和热激发所产生的载流子浓度。

它与材料的能带结构和温度有关。

5. 什么是掺杂？答：掺杂是指向纯净的半导体中加入少量杂质，通过改变杂质的电子结构来改变半导体的电导性能。

掺杂分为n型和p型两种。

6. 什么是pn结？答：pn结是由n型和p型半导体通过扩散或外加电场形成的结构。

在pn结中，n型半导体中的自由电子会扩散到p型半导体中，而p型半导体中的空穴会扩散到n型半导体中，形成电子-空穴复合区域。

7. 什么是势垒？答：势垒是指pn结两侧带电粒子所形成的电场引起的电位差。

势垒的存在导致了电子和空穴的扩散和漂移，从而产生电流。

8. 什么是正向偏置和反向偏置？答：正向偏置是指在pn结上施加外加电压，使得p区的正电荷和n区的负电荷相吸引，势垒减小，电流得以流动。

反向偏置是指在pn结上施加外加电压，使得p区的负电荷和n区的正电荷相吸引，势垒增大，电流被阻断。

9. 什么是击穿？答：击穿是指在反向偏置下，当外加电压达到一定值时，pn结中的电场强度足够大，使得势垒被完全破坏，电流急剧增大的现象。

第一章 半导体的物质结构和能带结构1、参照元素周期表的格式列出可直接构成或作为化合物组元构成半导体的各主要元素，并按共价键由强到弱的顺序写出两种元素半导体和八种化合物半导体，并熟记之。

共价键由强到弱的两种元素半导体，例如：Si ，Ge共价键由强到弱的八种化合物半导体：例如：SiC ，BN ，AlN ，GaN ，GaAs ，ZnS ，CdS ，HgS2、何谓同质异晶型？举出4种有同质异晶型的半导体，并列举其至少两种异晶型体的名称和双原子层的堆垛顺序。

答：化学组成完全相同的不同晶体结构称为同质异晶型。

1． SiC ，其多种同质异型体中，3C-SiC 为立方结构的闪锌矿型晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而2H-SiC 为六方结构的纤锌矿型晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；4H-SiC 为立方与六方相混合的晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABACABAC ⋅⋅⋅2． GaN ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Ga-N 双原子层的堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Ga-N 双原子层的堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；3． ZnS ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Zn-S 双原子层堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Zn-S 双原子层堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；4． ZnSe ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Zn-Se 双原子层堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Zn-Se 双原子层堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；3、室温下自由电子的热速度大约是105m/s ，试求其德布洛意波长。

解：该自由电子的动量为：s m kg v m p /1011.9101011.9265310⋅⨯=⨯⨯==--由德布洛意关系，可知其德布洛意波长nm p h k 27.71027.71011.910625.6192634=⨯=⨯⨯===---λ4、对波矢为k 的作一维运动的电子，试证明其速度dk k dE )(1 =υ解：能量E 和动量P 波频率ν和波矢k 之间的关系分别是：ων ==h E ； P = k根据能量和动量的经典关系：20021,v m E v m P ==由以上两个公式可得：0222m kE =对这个结论求导可得：02)(m kdk k dE η=，进一步得：dk k dE m k )(10ηη= 根据动量的关系：v m k P 0==η可得：=v dkk dE m k)(10ηη=5、对导带底电子，试证明其平均速度和受到外力f 作用时的加速度可分别表示为*/n m k =υ 和 */nm f a = 解：将E （k ）在k=0出按泰勒级数展开取至k 2项，得到....)(21)()0()(20220+++===k dkEd k dk dE E k E k k 因为，k=0时能量取极小值，所以0)(0==k dk dE ，因而2022)(21)0()(k dkEd E k E k ==-令*02221)(1nk m dk E d == 代入上式得*222)0()(nm k E k E =- 根据量子力学概念，波包中心的运动速度为dkd v ω=式中，k 为对应的波矢。

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。

第一章半导体器件基础1．试求图所示电路的输出电压Uo，忽略二极管的正向压降和正向电阻。

解：（a）图分析：1）若D1导通，忽略D1的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=1V，U D2=1-4=-3V。

即D1导通，D2截止。

2）若D2导通，忽略D2的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=4V，在这种情况下，D1两端电压为U D1=4-1=3V，远超过二极管的导通电压，D1将因电流过大而烧毁，所以正常情况下，不因出现这种情况。

综上分析，正确的答案是U O= 1V。

（b）图分析：1.由于输出端开路，所以D1、D2均受反向电压而截止，等效电路如图所示，所以U O=U I=10V。

2．图所示电路中，E<uI。

二极管为理想元件，试确定电路的电压传输特性(uo-uI曲线)。

解：由于E<u I，所以D1截止、D2导通，因此有u O=u I –E。

其电压传输特性如图所示。

u oE u i3．选择正确的答案填空在图所示电路中，电阻R为6Ω，二极管视为理想元件。

当普通指针式万用表置于R×1Ω挡时，用黑表笔(通常带正电)接A点，红表笔(通常带负电)接B点，则万用表的指示值为( a )。

a.l8Ω，b.9Ω，c.3Ω，d.2Ω,e.0Ω解：由于A端接电源的正极，B端接电源的负极，所以两只二极管都截止，相当于断开，等效电路如图，正确答案是18Ω。

4．在图所示电路中，uI =10sinωt V，E = 5V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压uo的波形。

解： （a ）图当u I ＜E 时，D 截止，u O =E=5V ； 当u I ≥E 时，D 导通，u O =u I u O 波形如图所示。

（b ）图当u I ＜-E=-5V 时,D 1导通D 2截止，uo=E=5V ； 当-E ＜u I ＜E 时，D 1导通D 2截止，uo=E=5V ； 当u I ≥E=5V 时，uo=u I所以输出电压u o 的波形与（a ）图波形相同。

第一章 电力半导体器件 习题与思考题解 1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：1） 减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；2） 增加负载回路中的电阻。

1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H=4mA，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A，3表示额定电压为300V。

对于图(a)，假若晶闸管V被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为因为I V < I H，而I H < I L，I L为擎住电流，通常I L=(2~4) I H。

可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。

对于图(b)，电源为交流220V，当α=0°时，最大输出平均电压 （Ｖ）平均电流 (A)波形系数 所以， ＩＶ＝K f 。

ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE＝1.57×100＝157(A)，I L<I V<I VE，所以，电流指标合理。

但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为 (V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。

对于图(c)，电源为直流电源，Ｖ触发导通后，流过Ｖ的最大电流为I V＝150／1＝150(A),即为平均值，亦是有效值。

第一章半导体器件基础1．试求图所示电路的输出电压Uo，忽略二极管的正向压降和正向电阻。

解：（a）图分析：1）若D1导通，忽略D1的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=1V，U D2=1-4=-3V。

即D1导通，D2截止。

2）若D2导通，忽略D2的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=4V，在这种情况下，D1两端电压为U D1=4-1=3V，远超过二极管的导通电压，D1将因电流过大而烧毁，所以正常情况下，不因出现这种情况。

；综上分析，正确的答案是U O= 1V。

（b）图分析：1.由于输出端开路，所以D1、D2均受反向电压而截止，等效电路如图所示，所以U O=U I=10V。

2．图所示电路中，E<uI。

二极管为理想元件，试确定电路的电压传输特性(uo-uI曲线)。

解：由于E<u I，所以D1截止、D2导通，因此有u O=u I –E。

其电压传输特性如图所示。

E uiu o3．选择正确的答案填空在图所示电路中，电阻R为6Ω，二极管视为理想元件。

当普通指针式万用表置于R×1Ω挡时，用黑表笔(通常带正电)接A点，红表笔(通常带负电)接B点，则万用表的指示值为( a )。

Ω，Ω，Ω，Ω,Ω。

解：由于A端接电源的正极，B端接电源的负极，所以两只二极管都截止，相当于断开，等效电路如图，正确答案是18Ω。

4．在图所示电路中，uI =10sinωt V，E = 5V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压uo的波形。

解：（a）图当u I＜E时，D截止，u O=E=5V；当u I≥E时，D导通，u O=u Iu O波形如图所示。

u Iωt5V10Vuoωt5V10V~（b）图当u I＜-E=-5V时,D1导通D2截止，uo=E=5V；当-E＜u I＜E时，D1导通D2截止，uo=E=5V；当u I≥E=5V时，uo=u I所以输出电压u o的波形与（a）图波形相同。

习题1-1 （1）什么是P 型半导体？什么是N 型半导体？（2）什么是PN 结？其主要特性是什么？（3）如何使用万用表欧姆档判别二极管的好坏与极性？（4）为什么二极管的反向电流与外加反向电压基本无关，而当环境温度升高时会明显增大？ （5）把一节1.5V 的电池直接到二极管的两端，会发生什么情况？判别二极管的工作状态 解：（1） 在本征半导体内掺入受主杂质，得到P 型半导体；在本征半导体内掺入施主杂质，得到N 型半导体。

（2） 将P 型半导体与N 型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN 结。

PN 结具有单向导电性。

（3） 用欧姆档，测两次电阻（正反测），看电阻有无很大的出入，若有则说明是好的。

当测得电阻很大的时候，对应的红表笔对应的是阴极。

（4） 由于二极管的反向电流是由少子漂移产生的，浓度很低，反向电流很容易达到饱和，不随外加电压变化，或说变化很小。

当温度升高时，本征激发增加，少子赠短，反向饱和电流增大。

（5） 不能，普通二极管是不能的，一般导通电压为0.7V ，加到1.5V 说明二极管导通了，此时二极管相当于导线，二极管将由于电流过大烧坏，但是二极管有很多分类，有的发光二极管却可以这样接。

1-2 二极管电路如题1-2图所示，D 1、D 2为理想二极管，判断图中的二极管是导通还是截止，并求AO 两端的电压U AO 。

题1-2图解：（a ）假设D 1截止电位V U D 6-=+，V U D 12-=-（由于假设D 1截止，电阻电流=0），V U U U D D D 6=-=-+，则假设不成立，D 1导通，因此V U AO 6-=。

（ｂ）假设D 1截止电位V U D 15-=+，V U D 12-=-（由于假设D 1截止，电阻电流=0），(a)3K 6VD 112VAO(c)O12V D 2D 13K Ω6VA(c)3K 15VD 112VAO(d)O12VD 2D 13K Ω6VAV U U U D D D 3-=-=-+，则假设成立，D 1截止，由于电阻电流=0，因此V U AO 12-=。

一、选择题(6小题,共10.0分)(02 分)1.从括号中选择正确答案，用A、B、C、…填空。

在纯净半导体中掺入三价硼元素后，形成____（A．P型B．N型）半导体；其导电率（C．增大，D．减小，E．不变）；这种半导体的多数载流子是____，少数载流子是____ （F．空穴，G．自由电子）。

(01 分)2.选择正确的答案用A、B、C填空。

随着温度升高，晶体管的电流放大系数____，穿透电流____，在I B不变的情况下b-e结电压U BE____。

（A．增大，B．减小，C．不变）(02 分)3.选择正确的答案用A、B、C…填空。

随着温度升高，晶体管的共射正向输入特性曲线将_______________，输出特性曲线将_______________，输出特性曲线的间隔将_______________。

（A．上移，B．下移，C．左移，D．右移，E．增大，F．减小，G．不变）(01 分)4.用“大”、“小”填空：场效应管栅极的静态输入电流比双极型晶体管基极的静态输入电流_____；绝缘栅型场效应管栅极的静态输入电流比结型场效应管的____。

二、是非题(3小题,共6.0分)(02 分)1.判断以下说法的正误，用√表示正确，用×表示错误。

1．晶体三极管具有两个PN结，因此把两个二极管反向串联起来，也能具有放大能力。

（）2．测出某晶体管的共基电流放大系数小于1，表明该管子没有放大能力。

（）3．由于晶体管的发射区和集电区的掺杂浓度不同，所以发射极和集电极互换后电流放大能力大大减小。

（）(02 分)2.判断以下说法的正误，在相应括号内画√表示正确，画×表示错误。

1．场效应管的优点是有很高的输入电阻和很低的输出电阻。

（）2．绝缘栅场效应管的栅极静态输入电流比结型场效应管的小。

（）3．耗尽型绝缘栅场效应管的栅极静态电流比增强型绝缘栅场效应管的小。

（）(02 分)3.判断下列说法的正、误，在相应的括号内画√表示正确，画×表示错误。

第一章半导体器件 学院 班级 姓名 学号1． 杂质半导体有哪两种基本类型载流子分别是什么各载流子主要与哪些因素有关解：N 型和P 型杂质半导体。

N 型杂质半导体的多数载流子是自由电子，其数量主要取决于掺杂浓度，少数载流子是空穴，其数量主要取决于环境温度；P 型杂质半导体的多数载流子是空穴，其数量主要取决于掺杂浓度，少数载流子是自由电子，其数量主要取决于环境温度。

2．在图示各电路中，E ＝3V ，u i ＝6sin ωt V ，二极管为理想二极管，试画出各电路输出电压u 0的波形。

）（a ） （b ）图（a ）：在0～ωt 1期间，D 阳极电位低于阴极，D 截止，所以u o =E ；在ωt 1～ωt 2期间，D 阳极电位高于阴极电位，D 导通，u o = u i ；图（b ）：在0～ωt 1期间，D 阳极电位高于于阴极，D 导通，此时u o = E ；在ωt 1～ωt 2期间，D 阴极电位高于阳极，D 截止，此时u o ＝u i 。

由此分析可见，两电路的输出波形相同。

3．电路如图所示，已知输入10sin i u t V ω=，二极管均为理想二极管。

试求输出电压0u ，并画出其波形。

解：在0～ωt 1：－5＜u i ＜3，D1、D2截止，u o = u i ；在ωt 1～ωt 2： u i ＞3，D1导通、D2截止，u o =3V ；。

在ωt 2～ωt 3：－5＜u i ＜3，D1、D2截止，u o = u i ；在ωt 3～ωt 4： u i ＜－5，D1截止、D2导通，u o = -5V ；4．两个三极管在电路中处于放大状态，测得三个管脚的直流电位分别如图 (a)、(b)所示，试判别三个管脚的名称、三极管是硅管还是锗管，是NPN 型还是PNP 型管。

解：在放大状态下：NPN 管：V C ＞V B ＞V E ；PNP 锗管：V C ＜V B ＜V E 。

硅管：V B －V E ＝～；锗管：V E －V B ＝～。

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 dxd p S εψ)0(,22n SD x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22≤≤--=-=E x x x x qa dx d x p p Sεψ n n SDx 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⎰⎰=--=-npx x bi V dx x E dx x E V 0516.0)()(m V x qa E p S/1082.4)(252max ⨯-=-=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/scm D L p p p 3103-⨯==τ，cm D L n n n 31045.2-⨯==τnp n pn 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*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区存贮的少数载流子总量。

设n 型中性区的长度为1μm ，空穴扩散长度为5μm 。

解：P ＋>>n ，正向注入：0)(20202=---pn n n n L p p dx p p d ，得：)sinh()sinh()1(/00pnn pn kTqV n n n L x W L xW e p p p ---=- ⎰⨯=-=nnW x n n A dx p p qA Q 20010289.5)(4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm ，计算此时击穿电压。

第一章半导体的基础知识一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为、和三大类。

2、电子技术的核心是半导体，它的三个特性是：、、3、半导体中存在着两种载流子，其中带正电的载流子叫做，带负电的载流子叫做；N型半导体中多数载流子是，P型半导体中的多数载流子是。

4、PN结具有性能，即：加电压时PN结导通，加电压时PN结截止。

5、二极管的主要特性是具有。

二极管外加正向电压超过死区电压以后，正向电流会，这时二极管处于状态。

6、晶体二极管的伏安特性可简单理解为正向，反向的特性。

导通后，硅管的管压降约为，锗管约为。

7、整流电路将交流电变为直流电，滤波电路将直流电变为的直流电。

8、整流电路按整流相数，可分为与两种；按被整流后输出电压（或电流）的波形分，又可分为与两种。

9、把脉动直流电变成比较平滑直流电的过程称为。

10、电容滤波电路中的电容具有对交流电的阻抗，对直流电的阻抗的特性，整流后的脉动直流电中的交流分量由电容，只剩下直流分量加到负载的两端。

二、选择题1、稳压管（）A、是二极管B、不是二极管C、是特殊二极管2、稳压管电路如图1—1所示，稳压管的稳压值为（）A、6.3VB、0.7VC、7VD、14V3、稳压管稳压电路如图1—2所示，其中U Z1=7V、U Z2=3V，该电路输出电压为（）A、0.7VB、1.4VC、3VD、7V4、NPN型和PNP型晶体管的区别是（）A、由两种不同材料硅和锗制成的B、掺入杂质元素不同C、P区和N区的位置不同5、三极管的I CEO大，说明其（）A、工作电流大B、击穿电压高C、寿命长D、热稳定性差6、用直流电压表测得放大电路中某晶体管电极1、2、3的电位各为V1=2V，V2=6V，V3=2.7V,m则（）A、1为e 2为b 3为cB、1为e 2为c 3为bC、1为b 2为e 3为cD、1为b 2为c 3为e7、晶体管共发射极输出特性常用一族曲线表示，其中每一条曲线对应一个特定的（）A 、i cB 、U CEC 、I bD 、i E8、P 型半导体中空穴多于自由电子，则P 型半导体呈现的电性为（ ）。

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 =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。

第一章 半导体器件1.1 电路如图P1.1所示，设二极管为理想的，试判断下列情况下，电路中的二极管是导通还是截止，并求出AO 两端的电压AO U 。

（1）V V DD 61=，V V DD 122=；（2）V V DD 61=、V V DD 122-=；（3）V V DD 61-=、V V DD 122-=。

解：1、当V V DD 61=、V V DD 122=时，假设二极管是截止的，则V V B 6=、V V A 12=二极管承受反偏电压，所以二极管截止假设成立。

V V U DD AO 122==。

2、当V V DD 61=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的则V V B 6=、V V A 12-=二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。

V V U DD AO 61==。

3、当V V DD 61-=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的，则V V B 6-=、V V A 12-= 二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。

V V U U DD BO AO 61-===。

1.2 二极管电路如图P1.2所示，二极管的导通电压VU D 7.0)on (=，试分别求出Ω=k R 1、Ω=k R 4时，电路中的电流O I I I 、、21和输出电压O U 。

解：1、当Ω=k R 1时，假设二极管是截止的，则mA I I O 5.41192=+=-= V R I U V L O O B 5.415.4-=⨯-===V V A 3-= (V V V B A 5.1=-)由上分析可知，二极管承受正偏电压导通（假设不成立）故可得其等效电路如图P1.2b 所示：根据KCL 、 KVL ：⎪⎩⎪⎨⎧+-=-+=+=RI R I R I I I I LO O222197.039 解之：mA I mAI mA I 3.56.17.3210==-=V R I U L O O 7.317.3-=⨯-==2、当Ω=k R 4时，假设二极管是截止的，则mA I I O 8.11492=+=-=VR I U V L O O B 8.118.1-=⨯-===V V A 3-= V U U B A 2.1-=-由上分析可知，二极管承受反偏电压截止（假设成立）01=I mA I I 8.102=-=V R I U L O O 8.118.1-=⨯-==3.3 设二极管为理想的，试判断P1.3所示电路中各二极管是导通还是截止，并求出AO两端的电压AO U解：（a ）假设21V V 、均截止，则V V A 10=、V V B 6-=、V V O 0=， 21V V 、均承受正偏电压，但2V 管的正向偏值电压更大，故它首先导通。

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、内建电势和最大电场强度。

解：)0(,22≤≤-=x x qax dxd p S εψ)0(,22n SD x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22≤≤--=-=E x x x x qa dx d x p p Sεψ n n SDx 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⎰⎰=--=-npx x bi V dx x E dx x E V 0516.0)()(m V x qa E p S/1082.4)(252max ⨯-=-=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/scm D L p p p 3103-⨯==τ，cm D L n n n 31045.2-⨯==τnp n pn 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*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区内存贮的少数载流子总量。

设n 型中性区的长度为1μm ，空穴扩散长度为5μm 。