2章常用半导体器件与应用题解

半导体二极管及其应用习题解答自测题(一)判断下列说法是否正确，用“√”和“”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。

（）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。

（）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。

（）4. 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。

（）5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。

（）选择填空1. N型半导体中多数载流子是；P型半导体中多数载流子是。

(A ．自由电子B．空穴2. N型半导体；P型半导体。

A．带正电B．带负电C．呈电中性3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于，而少子的浓度则受的影响很大。

A．温度B．掺杂浓度C．掺杂工艺D．晶体缺陷4. PN结中扩散电流方向是；漂移电流方向是。

A．从P区到N区B．从N区到P区5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流飘移电流。

A．大于B．小于C．等于6. 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7. 二极管的正向电阻，反向电阻。

A．大B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压，反向电流。

A．增大B．减小C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在状态。

A．正向导通B．反向截止C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2A、0.5A、5A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、30mA、15mA。

比较而言，哪个管子的性能最好试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

：5V VD+-3kΩU OVD7V5V+-3kΩU O5V1VVD+-3kΩU O （a）（b）（c）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图在图所示电路中，已知输入电压u i =5sin t （V ），设二极管的导通电压U on =。

电子技术网络授课半导体器件2内容及习题6.2 三极管学习要求：理解掌握三极管的基本构造、电流放大作用、伏安特性和主要参数，会用万用表判断三极管的管型和管脚极性6.2.1 三极管的基本构造和符号6.2.2 三极管的工作状态1、三极管的工作电压和基本连接方式（观看视频）共射极接法E1为基极电源，又称偏置电源 Rb为基极电阻 VT三极管 Rc集电极电阻 E2集电极电源另外还有共基极和共集电极接法，如下图所示。

最常用的是共发射极接法。

三极管的基本作用是放大电信号。

三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。

2、三极管的电流放大作用（观看视频）1）三极管的电流放大作用——基极电流 IB 微小的变化，引起集电极电流 IC 较大变化。

2）交流电流放大系数β——表示三极管放大交流电流的能力ββ=ΔΔII CCΔΔII BB3）直流电流分配关系II EE=II CC+II BB（观看视频）4）直流电流放大系数ββ̄ —— 表示三极管放大直流电流的能力ββ̄=II CC II BB5）通常ββ=ββ̄，II CC=ββ̄II BB，所以可表示为II CC=ββII BB3、三极管的伏安特性（视频：三极管的输出特性）1)伏安特性的概念：2）输入特性曲线是指三极管集电极-发射极电压UU BBEE为某一定值时，输入回路中基极电流II BB和发射结偏压UU BBEE之间的关系曲线。

由于发射结正向偏置，所以等效成一个二极管，因此三极管的输入特性就是二极管的伏安特性。

当UU BBEE很小时，II BB =0，三极管截止，只有UU BBEE大于死区电压（硅管0.5V/锗管0.2V）时，三极管导通。

导通后UU BBEE几乎不变，硅管约0.7V，锗管约0.3V2)输出特性曲线是指三极管基极电流II BB为某一定值时，输出端集电极电流II CC与集电极-发射极间的电压UU CCEE的关系曲线，不同的II BB会得到不同的曲线，故三极管的输出特性曲线是一个曲线族（1）截止区：在II BB＝0这条曲线以下的区域。

(完整版)半导体及其应用练习题及答案题目一1. 半导体是什么？答案：半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，在温度适当时具有导电性能。

2. 半导体的价带和导带分别是什么？答案：半导体中的价带是电子离子化合物的最高能级，而导带是能够被自由电子占据的能级。

3. 简要解释半导体中的P型和N型材料。

答案：P型半导体是通过向半导体中掺杂三价元素，如硼，来创建的，在P型材料中电子少，因此存在空穴。

N型半导体是通过向半导体中掺杂五价元素，如磷，来创建的，在N型材料中电子多，因此存在自由电子。

题目二1. 解释PN结是什么？答案：PN结是由一个P型半导体和一个N型半导体通过熔合而形成的结构，其中P型半导体中的空穴与N型半导体中的自由电子结合，形成一个边界处的耗尽区域。

2. 简要描述PN结的整流作用是什么？答案：PN结的整流作用是指在正向偏置电压下，电流可以流过PN结，而在反向偏置电压下，电流几乎不会流过PN结。

3. 什么是PN结的击穿电压？答案：PN结的击穿电压是指当反向偏置电压达到一定程度时，PN结中会发生电击穿现象，导致电流迅速增加。

题目三1. 解释场效应晶体管（MOSFET）是什么？答案：场效应晶体管是一种半导体器件，可以用于控制电流的流动，其结构包括源极、漏极和栅极。

2. 简要描述MOSFET的工作原理。

答案：MOSFET的工作原理是通过栅极电场的变化来控制其上的沟道区域导电性，从而控制漏极和源极之间的电流的流动。

3. MOSFET有哪些主要优点？答案：MOSFET的主要优点包括体积小、功耗低、响应速度快和可靠性高等。

半导体基础知识单选题100道及答案解析1. 半导体材料的导电能力介于（）之间。

A. 导体和绝缘体B. 金属和非金属C. 正电荷和负电荷D. 电子和空穴答案：A解析：半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。

2. 常见的半导体材料有（）。

A. 硅、锗B. 铜、铝C. 铁、镍D. 金、银答案：A解析：硅和锗是常见的半导体材料。

3. 在纯净的半导体中掺入微量的杂质，其导电能力（）。

A. 不变B. 减弱C. 增强D. 不确定答案：C解析：掺入杂质会增加载流子浓度，从而增强导电能力。

4. 半导体中的载流子包括（）。

A. 电子B. 空穴C. 电子和空穴D. 质子和中子答案：C解析：半导体中的载流子有电子和空穴。

5. P 型半导体中的多数载流子是（）。

A. 电子B. 空穴C. 正离子D. 负离子答案：B解析：P 型半导体中多数载流子是空穴。

6. N 型半导体中的多数载流子是（）。

A. 电子B. 空穴C. 正离子D. 负离子答案：A解析：N 型半导体中多数载流子是电子。

7. 当半导体两端加上电压时，会形成（）。

A. 电流B. 电阻C. 电容D. 电感答案：A解析：电压作用下，半导体中有电流通过。

8. 半导体的电阻率随温度升高而（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 先增大后减小答案：B解析：温度升高，载流子浓度增加，电阻率减小。

9. 二极管的主要特性是（）。

A. 单向导电性B. 放大作用C. 滤波作用D. 储能作用答案：A解析：二极管具有单向导电性。

10. 三极管的三个电极分别是（）。

A. 基极、发射极、集电极B. 正极、负极、地极C. 源极、漏极、栅极D. 阳极、阴极、控制极答案：A解析：三极管的三个电极是基极、发射极、集电极。

11. 场效应管是（）控制器件。

A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案：B解析：场效应管是电压控制型器件。

12. 集成电路的基本制造工艺是（）。

A. 光刻B. 蚀刻C. 扩散D. 以上都是答案：D解析：光刻、蚀刻、扩散都是集成电路制造的基本工艺。

半导体二极管及其应用习题解答Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT第1章半导体二极管及其基本电路教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。

教学内容与教学要求如表所示。

要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。

主要掌握半导体二极管在电路中的应用。

表第1章教学内容与要求内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。

常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。

本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。

自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。

本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。

但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体(1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N 型半导体，N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。

N 型半导体呈电中性。

(2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P 型半导体。

P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。

P 型半导体呈电中性。

在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。

而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。

1.2.2 PN 结及其特性1．PN 结的形成在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。

PN 结是构成其它半导体器件的基础。

2．PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性。

外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。

半导体器件的基本概念和应用有哪些一、半导体器件的基本概念1.半导体的定义：半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、砷化镓等。

2.半导体的导电原理：半导体中的载流子（电子和空穴）在外界条件（如温度、光照、杂质）的影响下，其浓度和移动性会发生变化，从而改变半导体的导电性能。

3.半导体器件的分类：根据半导体器件的工作原理和用途，可分为二极管、三极管、晶闸管、场效应晶体管等。

二、半导体器件的应用1.二极管：用于整流、调制、稳压、开关等电路，如电源整流器、数字逻辑电路、光敏器件等。

2.三极管：作为放大器和开关使用，如音频放大器、数字电路中的逻辑门等。

3.晶闸管：用于可控整流、交流调速、电路控制等，如电力电子设备、灯光调节等。

4.场效应晶体管：主要作为放大器和开关使用，如场效应晶体管放大器、数字逻辑电路等。

5.集成电路：由多个半导体器件组成的微型电子器件，用于实现复杂的电子电路功能，如微处理器、存储器、传感器等。

6.光电器件：利用半导体材料的光电效应，实现光信号与电信号的转换，如太阳能电池、光敏电阻等。

7.半导体存储器：用于存储信息，如随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。

8.半导体传感器：将各种物理量（如温度、压力、光照等）转换为电信号，用于检测和控制，如温度传感器、光敏传感器等。

9.半导体通信器件：用于实现无线通信功能，如晶体振荡器、射频放大器等。

10.半导体器件在计算机、通信、家电、工业控制等领域的应用：计算机中的微处理器、内存、显卡等；通信设备中的射频放大器、滤波器等；家电中的集成电路、传感器等；工业控制中的电路控制器、传感器等。

以上就是关于半导体器件的基本概念和应用的详细介绍，希望对您有所帮助。

习题及方法：1.习题：请简述半导体的导电原理。

方法：半导体中的载流子（电子和空穴）在外界条件（如温度、光照、杂质）的影响下，其浓度和移动性会发生变化，从而改变半导体的导电性能。

第二章习题参考答案2-1 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空穴，能否说N 型半导体带负电，P 型半导体带正电？为什么?答 不能。

因为不论是N 型半导体还是P 型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，整个晶体仍然不带电。

因原子核外层电子和空穴的总带电量总是与原子核电量相等，极性相反，所以不能这样说。

2-2 扩散电流是由什么载流子运动而形成的?漂移电流又是由什么载流子在何种作用下而形成的?答 扩散电流是由多数载流子运动而形成的；漂移电流是由少数载流子运动形成的。

2-3 把一个PN 结接成图2-42所示的电路，试说明这三种情况下电流表的读数有什 么不同?为什么？a) b) c)图2-42 题2-3图答 a ）电流表无读数。

因为电路中无电源，PN 结本身不导电。

b ）电流表读数RE。

因为PN 结正向导通，结压降近似为零。

c ）电流表读数很小或为零。

因为PN 结反向截止，电路不通。

2-4 图2-43a 是输入电压I u 的波形。

试画出对应于I u 的输出电压O u ，电阻R 上电压R u 和二极管V 上电压V u 的波形，并用基尔霍夫电压定律检验各电压之间的关系。

二极管的正向压降可忽略不计。

a) b)图2-43 题2-4图2 解题2-4解图2-5 在图2-44的各电路图中，V 5=E ，V sin 10t u i ω=，二极管的正向 压降可忽略不计，试分别画出输出电压O u 的波形。

a) b)c) d)图2-44 题2-5图3解a)b)c)d)题1-5解图2-6 在图2-45所示的两个电路中，已知V sin 30t u i ω=，二极管的正向压 降可忽略不计，试分别画出输出电压o u 的波形。

a ） b)图2-45 题2-6图4解a) b)题1-6解图2-7在图2-46所示各电路中，二极管为理想二极管，判断各图二极管的工作u。

状态，并求oa）b)c) d)图2-46 题2-7图解a）由于二极管V的阳极电位高于阴极电位，故可以导通。

半导体相关试题及答案解析一、单项选择题1. 半导体材料中，导电性能介于导体和绝缘体之间的是（）。

A. 导体B. 绝缘体C. 半导体D. 超导体答案：C解析：半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，这是半导体材料的基本特性。

2. 下列哪种材料不是常用的半导体材料？（）。

A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C解析：硅、锗和砷化镓都是常用的半导体材料，而铜是一种金属，属于导体。

3. PN结形成后，其内部电场的方向是（）。

A. P区指向N区B. N区指向P区C. 无电场D. 从N区指向P区答案：B解析：PN结形成后，由于P区和N区的电荷不平衡，会在界面处形成一个内建电场，方向是从N区指向P区。

4. 下列哪种掺杂方式会增加半导体的导电性？（）。

A. N型掺杂B. P型掺杂C. 未掺杂D. 以上都不是答案：A解析：N型掺杂是向半导体中掺入五价元素，增加自由电子，从而增加半导体的导电性。

5. 半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为（）。

A. 能隙B. 能级C. 能带D. 能级差答案：A解析：半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为能隙，是半导体材料的基本特性之一。

二、多项选择题6. 下列哪些因素会影响半导体的导电性？（）A. 温度B. 掺杂C. 光照D. 压力答案：ABCD解析：温度、掺杂、光照和压力都会影响半导体的导电性。

温度升高会增加载流子的浓度，掺杂可以改变载流子的类型和浓度，光照可以产生光生载流子，压力可以改变半导体的能带结构。

7. 下列哪些是半导体器件的基本特性？（）A. 整流作用B. 放大作用C. 光电效应D. 热电效应答案：ABCD解析：半导体器件具有整流作用、放大作用、光电效应和热电效应等基本特性。

三、填空题8. 半导体材料的导电性能可以通过______来改变。

答案：掺杂解析：半导体材料的导电性能可以通过掺杂来改变，掺杂可以增加或减少半导体中的载流子浓度。

9. PN结在外加正向电压时，其内部电场会______。

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(,22xx qaxdxdp S )(,22n SDx xqN dxd),(2)(22x x x xqa dx d x ppSnn SDx xx xqN dxd x 0),()(x ＝0处E 连续得x n ＝1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm n px x biVdx x E dxx E V 00516.0)()(m V x qa E pS/1082.4)(252max,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 ppp 3103，cmD L nnn 31045.2np n pn p SL n qD L p qD J 0I 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)(2202pn nn nLp p dxp p d ，得：)sinh()sinh()1(/00pnnpnkTqV n n nL x W L x W ep p p n nW x n n Adxp p qAQ20010289.5)(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 半导体中的电子状态例1. 证明:对于能带中的电子，K 状态和-K 状态的电子速度大小相等,方向相反。

即：v(k )= －v(－k )，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。

思路与解：K 状态电子的速度为：1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂∂∂=++∂∂∂ （1）同理，－K 状态电子的速度则为：1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂-∂-∂--=++∂∂∂ （2）从一维情况容易看出：()()x x E k E k k k ∂-∂=-∂∂ （3）同理有：()()y yE k E k k k ∂-∂=-∂∂ （4）()()zz E k E k k k ∂-∂=-∂∂ （5） 将式（3）（4）（5）代入式（2）后得：1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂∂∂-=-++∂∂∂ （6）利用（1）式即得：v(－k )= －v(k )因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即： E(k)=E(－k)故电子占有k 状态和-k 状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)，故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。

评析：该题从晶体中作共有化运动电子的平均漂移速度与能量E 的关系以及相同能量状态电子占有的机率相同出发，证明K 状态和-K 状态的电子速度大小相等，方向相反，以及无电场时，晶体总电流为零。

例2. 已知一维晶体的电子能带可写成：2271()(cos 2cos6)88h E k ka ka m a ππ=-+式中，a 为晶格常数。

试求：（1） 能带的宽度；（2） 能带底部和顶部电子的有效质量。

思路与解：（1）由E(k)关系得：223(2sin 2sin 6)4dE h ka ka dk m a πππ=-＝231(3sin 2sin 2)4h ka ka m a πππ- （1）222221(18sin 2cos 2cos 2)2d E h ka ka ka dk m ππππ=- （2）令 0dE dk = 得：21sin 212ka π=1211cos 2()12ka π∴=±当cos 2ka π=2）得：222211(18)0121221212d E h dk m m π=⨯⨯-⨯=>对应E(k)的极小值。

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_____ 。

特种半导体器件和应用课程练习题第二章特种可控硅1．2．可控硅中损耗与频率的关系。

通损耗和反向恢复损耗所占总损耗的比例随着频率的增高而加大；而通态损耗占总损耗的比例随着频率增高而减少，当达到某一频率(表中5kHz)时降到零。

因此，可控硅在低频工作时，通态损耗占主要部分；当频率增高到某一数值时，开关损耗(开通损耗和反向恢复损耗)和扩展损耗开始占主导地位；进一步增加工作频率，只出现开关损耗和扩展损耗。

特别是开通损耗随着频率提高而单调地增加，频率越高，开通损耗越大。

大的开通损耗将使平均结温升高，这一开通损耗并不是分散在整个阴极结面上，而是集中在局部的初始导通区内，引起初始导通区的瞬时温升增高，从而导致器件在短期内出现热疲劳损坏，缩短元件的工作寿命，严重时可能立即烧毁。

3．4．可关断可控硅（GTO）的基本原理。

GTO和普通可控硅一样，均为PNPN四层三端元件，只是GTO的关断结构和关断机理与普通可控硅有所不同。

GTO和普通可控硅最重要的区别就是回路增益α1+α2>1，而近似等于1，因而处于临界导通状态。

5．GTO的主要参数。

1.最大可关断阳极电流IATO。

2.关断增益βoff。

3.掣住电流IL。

4.关断时间toff。

6．双向可控硅的触发方式1．I+触发方式。

2．I -触发方式。

3．Ⅲ+触发方式。

4．Ⅲ-触发方式7．画出用开关S有切换双向可控硅的三种工作状态，开关S在位置1上，双向可控硅处于断态，电路不接通。

在位置2上，门极只允许半波电流通过，这时双向可控硅相当普通可控硅。

在位置3上，门极全波接通。

并说出在位置2和位置3上各自的触发方式图(b)开关S有三种工作状态，开关S在位置1上，双向可控硅处于断态，电路不接通。

在位置2上，门极只允许半波电流通过，这时双向可控硅相当于普通可控硅，负载RL上得到半波脉动直流功率，触发方式为I+。

在位置3上，门极全波接通，触发方式为I +和Ⅲ-。

8．双向可控硅的重要特点。