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第1章半导体存器件1。
1 在如图1.4所示的各个电路中，已知直流电压V，电阻kΩ,二极管的正向压降为0.7V,求U o。
图1.4 习题1.1的图分析U o的值与二极管的工作状态有关,所以必须先判断二极管是导通还是截止。
若二极管两端电压为正向偏置则导通，可将其等效为一个0.7Ｖ的恒压源；若二极管两端电压为反向偏置则截止，则可将其视为开路。
解对图1。
4（a）所示电路,由于V，二极管VD承受正向电压，处于导通状态，故:（V）对图1.4（b）所示电路，由于V,二极管VD承受反向电压截止，故：（V）对图1.4（c）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压导通，故：（V）1.2 在如图1.5所示的各个电路中，已知输入电压V，二极管的正向压降可忽略不计,试分别画出各电路的输入电压u i和输出电压u o的波形.分析在u i和5V电源作用下，分析出在哪个时间段内二极管正向导通，哪个时间段内二极管反向截止。
在忽略正向压降的情况下，正向导通时可视为短路，截止时可视为开路,由此可画出各电路的输入、输出电压的波形。
图1。
5 习题1.2的图解对图1。
5（a）所示电路,输出电压u o为:u i≥5V时二极管VD承受正向电压导通,U D=0，u o=5V；u i〈5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o=u i。
输入电压u i和输出电压u o的波形如图1.6（a）所示。
图1。
6 习题1.2解答用图对图1。
5（b）所示电路,输出电压u o为:u i≥5V时二极管VD承受正向电压导通,U D=0,u o= u i；u i〈5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流,u R=0,u o=5V。
输入电压u i和输出电压u o的波形如图1。
6（b）所示。
对图1。
5（c）所示电路,输出电压u o为：u i≥5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o= u i；u i〈5V时二极管VD承受正向电压导通，U D=0,u o=5V。
第1章半导体二极管及其基本电路自测题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 A ；P型半导体中多数载流子是B。
A．自由电子 B．空穴2. N型半导体C；P型半导体C。
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B，而少子的浓度则受 A 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A；漂移电流方向是B。
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C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7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。
A．大 B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。
A．增大 B．减小 C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在C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2?A、0.5?A、5?A；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【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。
所以B管的性能最好。
题习题1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。
5VVD+-3k ΩU OVD7V5V +-3k ΩU O5V1VVD +-3k ΩU O（a ） （b ） （c ）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图【解】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。
第一章习题解答题1.1 电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。
设二极管是理想的。
解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。
正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。
锗管的导通压降为0.2～0.3V 。
理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。
若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。
如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。
一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。
图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位N U 为-12V 。
VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。
理想情况为零，相当于短路。
所以V U AO 6-=；图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15-=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止V U AO 0=；或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位V U AO 0=，而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图（d ），断开VD1、VD2，∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <；∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。
1习题答案1-1 如何使用万用表判断普通二极管阳极、阴极及二极管的质量？ 解：指针万用表处于电阻档，用万用表测量二极管的正、反两次电阻，两次测量中电阻小的那次，黑表笔接的是二极管阳极，红表笔接的是二极管阴极。
两次电阻值相差越大，说明二极管单相导电性越好，两次电阻值均为无穷大，说明二极管内部断路，两次电阻值均为0，说明二极管内部短路。
若两次阻值相差不大，说明管子性能差，为劣质管。
若正向电阻为几千欧，则为硅管，若正向电阻为几百欧，则为锗管。
1-2 如图1-23所示电路，假设二极管是理想二极管，判断图中二极管是导通还是截止？并求出A 、B 两端电压U AB 。
解：a 导通 U AB =－3Vb 截止 U AB =0c VD 1导通 VD 2截止 U AB =01-3如图1-24所示电路，二极管导通压降为0.7V ，计算电路中各电流。
解： a mA 9.617.07.07.091=---=ImA 1.217.07.07.03=++=Im A 8.4312=-=I I Ib mA 77.231237.02-≈-+=IA图1-23 习题1-2图BBAacABbI 3 aI 3 图1-24 习题1-3图Ωb2mA 23.1337.03≈+=I m A 54.1321-=+=I I I1-4如图1-25所示电路，二极管为理想二极管，根据表1-1输入值，判断二极管状态，确定输出u o 值。
解：如表1-1。
表1-1 习题1-4表1-5如图1-26所示电路，二极管为理想二极管，u i =10sin ωt ，试画出u o 的波形。
若二极管正向导通压降为0.7V ，波形又如何变化？解： abo 图1-26 习题1-5图uu o acu o u ＋ －bu A 图1-25 习题1-4图－5Vu Bu ou i u o 0.7 u i u o u i u o u i u o3c 1-6 如图1-27所示电路，分析二极管导通还是截止？三个灯是否都发光？解：VD 1截止，VD 2导通； L 1、L 3发光，L 2不发光。
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 V，锗二极管的开启电压约为 V；二极管导通后，一般硅二极管的正向压降约为 V,锗二极管的正向压降约为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，流过V2的电流为 ,输出电压U0为 +5V。
15、光电二极管的功能是将光脉冲信号转换为电信号，发光二极管的功能是将电信号转换为光信号。
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。
第1章半导体二极管及其基本电路自测题1.1 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。
（√）1.2 选择填空1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。
A．自由电子B．空穴2. N型半导体C；P型半导体C。
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B，而少子的浓度则受 A 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A；漂移电流方向是B。
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C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7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。
A．大B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。
A．增大B．减小C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。
A．正向导通B．反向截止C．反向击穿1.3 有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2μA、0.5μA、5μA；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？【解1.3】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。
所以B管的性能最好。
题习题11.1 试求图P1.1所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。
5VVD+-3k ΩU OVD7V5V +-3k ΩU O5V1VVD +-3k ΩU O（a ） （b ） （c ）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图P 1.4【解 1.1】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。
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。
第一章半导体二极管及其电路【教学要求】本章主要介绍了半导体的基础知识及半导体器件的核心环节—PN结。
PN结具有单向导电特性、击穿特性和电容特性。
介绍了半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
理想情况下，二极管相当于开关闭合与断开。
介绍了二极管的简单应用电路，包括整流、限幅电路等。
同时还介绍了稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管。
教学内容、要求和重点见如表1.1。
表1.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题1-1】二极管电路及其输入波形如图1-1所示，设U im>U R,，二极管为理想，试分析电路输出电压，并画出其波形。
解：求解这类电路的基本思路是确定二极管D在信号作用下所处的状态，即根据理想二极管单向导电的特性及具体构成的电路，可获得输出U o的波形。
本电路具体分析如下：当U i增大至U R时，二极管D导通，输出U o被U R嵌位，U o=U R，其他情况下，U o=U i。
这类电路又称为限幅电路。
图1-1【例题1-2】二极管双向限幅电路如图1-2 (a)所示，若输入电压U i=7sinωt (V)，试分析并画出电路输出电压的波形。
（设二极管的U on为0.7V，忽略二极管内阻）。
图1-2解：用恒压降等效模型代替实际二极管，等效电路如图1-2(b)所示，当U i<－3.7V时，D2反偏截止，D1正偏导通，输出电压被钳制在－3.7V；当－3.7V<U i <3.7V时，D1、D2均反偏截止，此时R中无电流，所以U o=U i；当3.7V<U i时，D1反偏截止，D2正偏导通，输出电压被钳制在3.7V。
综合上述分析，可画出的波形如图1-20(c)所示，输出电压的幅度被限制在正负3.7V 之间。
【例题1-3】电路如图1-3（a），二极管为理想，当B点输入幅度为±3V、频率为1kH Z的方波，A点输入幅度为3V、频率为100kH Z的正弦波时，如图1-3（b），试画出Uo点波形。
