第五章 常用半导体器件
第五章常用半导体器件
第一节 PN结及其单向导电性
[本节重点]：元件的使用，元件的工作原理
[本节难点]：元件的使用
[复习导入]：电路的暂态分析过程
[讲授新课]： PN结及其单向导电性
一、半导体基础知识
物质按其导电能力的不同，可以分为导体、绝缘体和半导体三类。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体在常态下导电能力非常微弱，但在掺杂、受热、光照等条件下，其导电能力大大加强。用来制造电子器件的半导体材料有硅、锗和砷化钾等。
1．本征半导体
纯净的半导体称为本征半导体。如硅和锗。
在半导体中，存在两种载流子：电子和空穴。这是半导体导电方式的最大特点。
温度越高，越多的价电子获得能量挣脱束缚，产生的电子空穴越多。因此，我们说本征半导体的载流子的浓度和温度有着十分密切的关系，温度升高，载流子的浓度随之增加。但总的说来，本征半导体的载流子总数很少，导电能力很差。
2. 杂质半导体
在本征半导体中掺入杂质，就称为杂质半导体。杂质半导体的导电能力大大提高。
若在四价的本征半导体中掺入五价元素（如硅+磷），这种半导体称为N型半导体。N型半导体中电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）。
若在四价的本征半导体中掺入三价元素（如锗+硼），这种半导体称为P型半导体。P型半导体中空穴为多数载流子，电子为少数载流子。多子的数量取决于掺杂浓度，少子的数量取决于温度。
杂质半导体本身虽然一种载流子的数量大大增加，但对外不显示电性。
二、PN结的形成
在一块半导体晶片的两边，分别做成P型半导体和N型半导体（又称P区和N 区）。由于P区内的空穴浓度大，N区内的自由电子浓度大，所以，它们将越过交界面向对方区域扩散。P区内的空穴扩散到N区后，与N区的电子复合而消失，N 区内的自由电子扩散到P区后，与P区的空穴复合而消失。这种多数载流子由于浓度上的差异而产生的运动称为扩散运动。扩散运动的结果是在P、N区的交界处的两侧分别留下了不能移动的负、正离子，形成了一个空间电荷区。这个空间电荷区就称为PN结。由于该空间电荷区内的多数载流子因扩散、复合被消耗尽了，所以又叫做耗尽层。同时，不能运动的正、负离子形成一个方向为由N区指向P 区的内电场，该内电场对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，又称为阻挡层。内
电场对少数载流子（P区的电子和N区的空穴）向对方区域的运动起到了推动作用。少数载流子在内电场的作用下有规则的运动称为漂移运动。在没有外加电压的情况下，最终扩散运动和漂移运动达到了动态平衡，PN结的宽度保持一定而处于稳定状态。
三、 PN结的单向导电性
PN结在没有外加电压的时候，结内的扩散运动和漂移运动处于动态平衡，对外不显电性。但如果在PN结两端加上不同极性的电压，PN结便会呈现出不同的导电特性。PN结上外加电压的方式通常称为偏置方式，所加电压称为偏置电压。
如果偏置电压为正，即外电源的正端接P区，负端接N区此时，外电场与内电场的方向相反，因此扩散与漂移运动的平衡被破坏，外电场驱使P区的空穴和N 区的电子进入空间电荷区抵消了一部分空间电荷，使阻挡层变窄，内电场被削弱，PN结处于低阻导通状态。多数载流子在外电场的作用下扩散运动加强，形成较大的正向电流。由于外部电源不断地向半导体提供电荷，使电流得以维持。外电场越强，则正向电流越大。
如果偏置电压为负，即外电源的正端接N区，负端接P区。此时，外电场与内电场的方向相同，也破坏了扩散与漂移运动的平衡。外电场使得阻挡层变厚，内电场被增强，使多数载流子的扩散运动难以进行。此时称PN结处于反向截止状态。同时，内电场的增强使得少数载流子的漂移运动加强，在电路中形成反向电流。但由于少数载流子的数量很少，因而反向电流很小，PN结呈现的反向电阻很高。又因为少数载流子的数量与温度有关，所以，温度对反向电流的影响很大。
由以上分析可知，PN结加正向电压时，结电阻很低，正向电流较大，处于正向导通状态；PN结加反向电压时，结电阻很高，反向电流很小，处于反向截止状态。这就是PN结的单向导电性。
PN结还具有电容效应。这是因为PN结两端带有正、负电荷，与极板带电时的电容情况相似。PN结的这种电容称为结电容。结电容的数值不大，只有几个皮法。只有当工作频率很高时，才考虑结电容的影响。
四、二极管的基本结构及伏安特性
半导体二极管的核心部分是一个PN结，在PN结的两端加上电极，用管壳封装，就成为半导体二极管。
按制造二极管的材料分，二极管有硅二极管和锗二极管；按PN结的结构分，有点接触型和面接触型两类。点接触型二极管（一般为锗管）PN结面积小，不能通过大的电流，一般用于高频和小功率的工作。面接触型二极管（一般为硅管）PN结面积大，可以通过较大的电流，一般用于低频和大电流整流电路。
二极管两端的电压与流过二极管的电流间的关系曲线称为二极管的伏安特性。它可以通过实验测出。
二极管两端的电压大于0时的曲线称为二极管的正向特性。当二极管两端的正向电压很小时，其外电场不足以克服内电场对多数载流子扩散运动的阻挡，故电流接近为0（曲线的0－A段），这一段称为死区，A点对应的电压称为死区电压
U T 。硅管的死区电压约为V
5.0，锗管的死区电压约为V
1.0。当正向电压大于死区电
压时，内电场大大削弱，电流随着电压的上升变化很快，二极管进入导通状态。
二极管导通后，由于特性曲线很陡，当电流在允许的范围内变化时，其两端的电压变化很小，所以，我们认为二极管的导通管压降近似为常数，硅管约为0.6~V
7.0，锗管约为0.2~V
3.0。
当温度增加时，二极管的特性曲线左移，即在相同电压的情况下，电流增大。
二极管两端的电压小于0时的曲线称为二极管的反向特性。反向特性中，在一定电压范围内（曲线0－B段），随着反向电压的增加，二极管的反向电流基本不变，且数值很小。硅二极管的反向电流比锗二极管要小的多。该反向电流称为反向漏电流。当二极管两端电压增大到一定数值（B点对应电压）时，反向电流会突然急剧增加，这种现象称为反向击穿，此时的电压称为反向击穿电压
U。普通
BR
二极管被击穿后，一般不能恢复原来的性能，使用时应加以避免。
当温度增加时，二极管的反向饱和电流显著增加，而反向击穿电压下降。锗管的反应尤其敏感。
五、二极管的主要参数
二极管的伏安特性除用特性曲线表示外，还可以用一些数据来说明。这些数据是我们正确地选择和使用二极管的依据，这些数据就是二极管的参数。二极管的主要参数如下：
1. 最大整流电流
I
OM
最大整流电流是二极管长时间工作时允许通过的最大平均电流。二极管应用时实际通
过的平均电流不允许超过此值，否则会因过热使二极管损坏。
2．最高反向工作电压
U
RM
二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压。一般是反向电压的一半或三分之二。
二极管实际使用时承受的反向电压不应超过此值，以免发生击穿。
3．最大反向电流
I
RM
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。其值大，说明二极管的单向导电性差，且受温度影响大。硅管的反向电流一般在几个微安以下，而锗管的反向电流是硅管的几倍到几十倍，应用时应特别注意。当温度升高时，反向电流会显著增加。
二极管的应用范围很广，主要是利用它的单向导电性。可用于整流、检波、限幅、箝位、元件保护和在数字电路中作开关使用。
六、稳压管
稳压管是一种特殊的二极管，在电路中与适当的电阻配合具有稳定电压的功能。
稳压管的伏安特性曲线与普通二极管的伏安特性曲线类似，主要区别是稳压管的反向击穿特性比普通二极管的更陡，如图5.11所示。正常工作时，稳压管应工
作在PN 结的反向击穿状态。通过制造过程中的工艺措施和使用时限制反向电流的大小，能保证稳压管在反向击穿状态下不会因过热而损坏。所以我们说稳压管的击穿是可逆的。这也是与普通二极管的不同之处。在稳压管的反向击穿区，电流可以在较大的范围内变化，而电压的变化很小，稳压管就是利用这一特性，在电路中起到稳压的作用。
稳压管的主要参数有：
（1） 稳定电压Z U
稳定电压是稳压管正常工作时，管子两端的电压。因工艺方面的原因，稳压管的稳定电压离散性较大，即使是同一型号的管子Z U 也不尽相同，使用时
应根据实际情况选用。
（2） 动态电阻Z r
动态电阻时管子两端的电压的变化量与对应的电流变化量的比值。反映了稳压管稳压性能的好坏。 Z
Z Z I U r ??= 击穿特性越陡，动态电阻越小，稳压性能越好。
（3） 稳定电流Z I
稳定电流Z I 在选择稳压管时，可以作为参考依据。设计时根据具体情况考虑，
但一般认为只有稳压管的电流达到此值时，稳压管才能进入反向击穿区。
（4） 最大稳定电流ZM I
保证稳压管不被热击穿允许通过的最大反向电流。
（5） 最大耗散功率ZM P
管子不发生热击穿的最大耗散功率。
Z ZM ZM U I P ?=
第二节 半导体三极管
[本节重点]：电路的工作原理
[本节难点]：半导体三极管的工作原理
[复习导入]：元件的符号
[讲授新课]：半导体三极管
一、 三极管的基本结构
晶体管有NPN 和PNP 两种类型。每种晶体管都有三个导电区域：发射区、集电区和基区；三个电极：分别从三个区域引出的发射极E 、集电极C 和基极B ；两
个PN 结：发射极与基极间的发射结（BE 结）和基极与集电极间的集电结（BC 结）。
为了使晶体管有电流放大作用，在制造时使其发射区的掺杂浓度很高，基区的掺杂浓度低且很薄，集电区比发射区的面积大且掺杂浓度低。
按制造晶体管材料的不同，有硅管和锗管两种类型。当前国内生产的硅管大都是NPN 型，锗管大都是PNP 型。就其工作原理来讲，两种管子是相同的。
二、三极管的工作原理
当晶体管的两个PN 结的偏置方式不同时，晶体管的工作状态也不同。当发射结和集
电结加不同的偏置电压时，晶体管有放大、饱和和截止三种工作状态。
1. 放大状态
当外接电路保证晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置时，晶体管具有电流放大作用，即工作在放大状态。
基极电流、集电极电流和发射极电流满足下列关系：
B C E I I I +=
C I 接近于E I ，远大于B I 。B I 和C I 之间也存在一种比例关系，称之为电流放大
系数： B C
I I
=β
当外加的基极电压的变化引起基极电流B I 的微小变化时，集电极电流C I 必将会发
生较大的变化。这就是晶体管的电流放大作用，也就是通常所说的基极电流对集电极电流的控制作用。 ββ≈=??B
C I I 晶体管工作在放大状态的条件：内部条件——制造时使基区薄且掺杂浓度低；外部条件——发射结正偏，集电结反偏。若为共射极接法，NPN 管应E B C V V V >>；PNP 管：C B E V V V >>。工作在放大状态的特点是：
B C I I β=
2. 饱和状态
当晶体管的发射结和集电结都处于正向偏置时，若减小基极电阻B R ，使发射
结电压BE U 增加，则基极电流B I 增加，集电极电流C I 随之增加。但当C I 增加到C C C E R I =?时，C
C C R E I =已成为该电路C I 可能达到的最大值，再增加B I ，C I 也不会增
加了。此时的晶体管已处于饱和状态。此时BE CE U U <，集电结处于正向偏置。 晶体管工作在饱和状态的条件是：发射结正偏，集电结正偏，即BE CE U U <。工作在饱和状态的特点是：C I 与B I 不存在比例关系，C I 取决于外电路；管压降CE U 很低，接近于0；晶体管相当于短路的开关。
3. 截止状态
当晶体管的发射结处于反向偏置时，理想状态下基极电流为0，集电极电流亦为0，此时的晶体管称为截止。晶体管工作在截止状态的条件是：发射结反偏，集电结反偏。工作在截止状态的特点是：0B =I , 0C =I 。管压降C CE E U =。晶体管相当于断开的开关。
晶体管工作在截止、饱和状态时，起开关作用，称之为晶体管的开关状态。
三、三极管的特性曲线
晶体管的性能可以通过它的各极间的电压与电流的关系曲线来描述。该曲线称为晶体管的特性曲线，可通过实验测出。
1. 输入特性曲线
晶体管的输入特性是当CE U 为常数时，输入电流B I 和BE U 之间的关系
)(f BE B U I =。
由于发射结是正向偏置的PN 结，故晶体管的正向特性和二极管的正向特性相似。不同的是由于晶体管的两个PN 结靠得很近，B I 不仅与BE U 有关，还要受到CE U 一定的影响。但在V 1CE ≥U 后，集电结已处于反向偏置，再增大CE U ，对B I 的影响也不会有什么变化了。所以，V 1CE ≥U 的输入特性曲线是重合的。当晶体管的发射结电压大于PN 结的死区电压后，随着U BE 的增加，基极电流B I 上升。死区电压与
导通后结压降的数值BE U 同二极管的管压降，近似为常数。
2. 输出特性曲线
晶体管的输出特性是当B I 为常数时，晶体管的管压降CE U 和集电极电流C I 之间的关系)(f CE C U I =。晶体管的输出特性曲线是一组曲线，一个确定的B I 就对应一条
输出特性曲线。
对应于晶体管的三个工作状态，在输出特性曲线中可分为三个区域：
（1） 放大区
输出特性曲线中比较平坦的部分。在这个区域中，0B >I ，即发射结正偏，BE CE U U >，所以集电结反偏，B C I I β=。
（2） 饱和区
在这个区域中，CE U 比较小（BE CE U U <），集电结处于正向偏置，C I 不随B I 的变化而变化。
（3） 截止区
输出特性曲线中0B ≤I 的部分。因为当0B =I 时，两个反向串联的PN 结也会存在由少数载流子形成的漏电流CEO I ，该电流称作穿透电流。在常温下，可以忽略不
计，但温度上升时，CEO I 会明显增加。CEO I 的存在是一种不稳定因素。
四、三极管的主要参数
（1） 电流放大系数β、β
直流（静态）放大系数： B C
I I =β
交流（动态）放大系数： B C I I ??=
β
（2） 穿透电流CEO I 基极开路（0B =I ）时的集电极电流。CEO I 随温度的升高而增大。硅管的CEO I 比锗管小2~3个数量级。CEO I 越小，其温度稳定性越好。
（3） 集电极最大允许电流CM I
当三极管的集电极电流增大时，β下降。当β下降到正常值的3
2时对应的集电极电流为CM I 。
（4） 集电极最大允许耗散功率CM P
三极管工作时集电极功率损耗为
CE C C U I P ?=
C P 的存在使集电结的温度上升。若CM C P P >将会导致晶体管过热而损坏。根据CM P ，可以在输出特性曲线上作出过损耗曲线。
（5） 反向击穿电压(BR)CEO U
基极开路时，集电极和发射极之间允许施加的最大电压。若CEO CE (BR)U U >，集电结将被反向击穿。
五、光二极管
发光二极管是一种特殊的二极管，由能够发光的半导体材料（如坤化镓、磷化镓等）制成。简称为LED 。发光二极管是一种能将电能转换成光能的半导体器件（发光器件）。
发光二极管的基本结构也是一个PN 结，其特性曲线与普通二极管类似。在它的两端加正向电压时导通，正向电流通过时能发出光来，光的颜色视发光二极管的材料而定，有红、黄、绿等颜色。发光二极管的正向工作电压一般不超过2V ，正向工作电流一般为几个毫安到几十个毫安。通过的电流越大，光的亮度越强。发光二极管常用作数字仪表和音响设备中的显示器。
光电二极管又称光敏二极管。是一种能将光信号转换成电信号的特殊二极管（受光器件）。
光电二极管的基本结构也是一个PN 结。它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入。光电二极管工作时处于反向偏置状态，无光照时，电路中电流很小，有光照时，电流会急剧增加。光照越强，电流越大。光电二极管可用来测量光的亮暗。
六、 光电三极管
光电三极管又称光敏三极管。也是一种能将光信号转换成电信号的半导体器件（受光器件）。一般光电三极管只引出两个管脚（E 、C ）极，基极B 不引出，管壳上也开有方便光线射入的窗口。
与普通三极管一样，光电三极管也有两个PN 结，且有PNP 和NPN 之分。使用时，必须使发射结正偏，集电结反偏，以保证管子正向工作。在无光照时，流过管子的电流为
CBO CEO C )1(I I I β+==
式中，CBO I 为集电结反向饱和电流，CEO I 为穿透电流。当有光照时，流过集电结的
反向电流增加到I L ，此时，流过管子的电流（光电流）为
L C )1(I I β+=
因为光电三极管有电流放大作用，所以在相同的光照条件下，光电三极管的光电流比光电二极管约大β倍。通常，β值约在100到1000之间，可见光电三极管比光电二极管有高得多的灵敏度。
光电三极管的部分参数与普通三极管相似，如CM I , CM P 等。其它主要参数还有
暗电流、光电流、最高工作电压等。其中暗电流、光电流均指集电极电流，最高工作电压指集电极和和发射极之间允许施加的最高电压。
七、 光电耦合器
光电耦合器是一种光电结合的半导体器件，它是将一个发光二极管和光电三极管封装在同一个管壳内组成的。
当在光电耦合器的输入端加电信号时，发光二极管发光，光电三极管受到光照后产生光电流，由输出端引出，于是实现了电-光-电的传输和转换。
光电耦合器的主要特点是：以光为媒介实现电信号传输，输入端与输出端在电气上是绝缘的，因此能有效地抗干扰、隔噪声；此外，它还具有速度快、工作稳定可靠、寿命长、传输信号失真小、工作频率高等优点以及具有完成电平转换、实现电位隔离等功能。因此，在电子技术中得到越来越广泛的应用。
八、 集成电路
集成电路的迅速发展，促使电子电路日益微型化，它具有体积小、重量轻、功耗小、特性好、可靠性强等一系列优点，是分立元件电路所无法比拟的。
按照集成度（每块半导体晶片上所包含的元、器件数）的大小集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。其中大规模和超大规模集成电路已实现了器件、电路和系统三者在半导体晶片上的结合，使得器件、电路和系统的界限难以截然分开。它的发展之迅速通过下述的大致进程可以反映出来：
1960年——小规模集成电路（SSI ），每块晶片上不超过100个元、器件； 1966年——中规模集成电路（MSI ），每块晶片上的元、器件在100~1000个左右；
1969年——大规模集成电路（LSI ），每块晶片上的元、器件在1000~10000个左右；
1975年——超大规模集成电路（VLSI ），每块晶片上的元、器件在10000个以上。
集成电路在制造工艺方面具有以下特点：
① 集成电路中所有元、器件处于同一晶片上，由同一工艺做成，易做到电气特性对称、温度特性一致；
② 集成电路中的电阻容易制作的是100Ω~30k Ω，高阻值的电阻制作成本高，占用面积大，通常采用晶体管恒流源代替。必须的高阻值电阻还可以外接。
③ 集成电路中的电容通常在200PF 以下，且很不温定，所以集成电路中尽量避免使用电容。若需大电容时可以外接；
④ 集成电路难以制造电感。
⑤ 集成电路制作晶体管比制作二极管容易。所以集成电路中的二极管都是用晶体管基极与集电极短接后的发射结代替。
学习集成电路时，对其内部细节不必过多详细了解，应着重掌握其功能、外接线和使用方法。
常用半导体器件复习题
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）
第1章半导体器件习题及答案教学总结
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
《半导体器件》习题及参考答案
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 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。 解：P ＋ >>n ，正向注入：0)(2 202=---p n n n n L p p dx p p d ，得： ) sinh() sinh() 1(/00p n n p n kT qV n n n L x W L x W e p p p ---=- ??=-=n n W 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。 解：m V N E B g c /1025.3)1 .1E )q ( 101.148 14 32 1S 7 ?=?=（ ε V qN E V B C S B 35022 == ε m qN V x B B S mB με5.212== n 区减少到5μm 时，V V x W x V B mB mB B 9.143])(1[2 2 /=--＝ 第三章 1 一个p +-n-p 晶体管，其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别是5×1018，1016，1015cm －3，基区宽度W B 为1.0μm，器件截面积为3mm 2。当发射区－基区结上的正向偏压为0.5V ，集电区－基区结上反向偏压为5V 时，计算
半导体器件物理 试题库
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
第一章 电力半导体器件
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。
常用半导体器件
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1章 常用半导体器件
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）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。
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"√"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
常用半导体器件
《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。
1章 常用半导体器件 习题
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章半导体器件习题解答
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
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项目六 常用半导体器件及应用 班级 姓名 成绩 一、填空题：（35分） 1.制作半导体器件时，使用最多的半导体材料是 硅 和 锗 。 2.根据载流子数目的不同，可以将半导体分为 本征半导体 、 P 型半导体 和 N 型半导体 三种。 3.PN 结的单向导电性是指：加正向电压 导通 ，加反向电压 截止 。PN 结正偏是指P 区接电源 正 极，N 区接电源 负 极。 4.半导体二极管由一个 PN 结构成，它具有 单向导电 特性。 5.硅二极管的门坎电压是 0.5V ，正向导通压降是 0.7V ；锗二极管的门坎电压是 0.2V ，正向导通压降是 0.3V 。 6.半导体稳压二极管都是 硅 材料制成的。它工作在 反向击穿 状态时，才呈现稳压状态。 7.晶体三极管是由三层半导体、两个PN 结构成的一种半导体器件，两个PN 结分别为 发射结 和 集电结 ；对应的三个极分别是 发射极e 、 基极b 、 集电极c 。 8.半导体三极管中，PNP 的符号是 ，NPN 的符号是 。9.若晶体三极管集电极输出电流I C =9 mA ，该管的电流放大系数为β=50，则其输入电流I B =_0.18_mA 。10.三极管具有电流放大作用的实际是：利用 基极 电流实现对 集电极 电流的控制。因此三极管是 电流 控制型器件。11.三极管的输出特性曲线可分为三个区域，即_放大_区，__饱和_区和_截止_区。12.放大电路静态工作点随 温度 变化而变化， 分压式 偏置电路可较好解决此问题。13.对于一个晶体管放大器来说，一般希望其输入电阻要 大 些，以减轻信号源的负担，提高抗干扰能力；输出电阻要 小 些，以增大带动负载的能力。二、判断题：（10分，将答案填在下面的表格内） 题号12345678910答案××√××√√×√× 1.P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ） 2.半导体器件一经击穿便即失效，因为击穿是不可逆的。（ ） 3.桥式整流电路中，若有一只二极管开路，则输出电压为原先的一半。（ ） 4.用两个PN 结就能构成三极管，它就具有放大作用。（ ） 5.β越大的三极管，放大电流的能力越强，管子的性能越好。 6.三极管和二极管都是非线性器件。（ ） 7.三极管每一个基极电流都有一条输出特性曲线与之对应。（ ）等多项对全系统启备高中免不
常用半导体器件习题考答案
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一章
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章半导体器件习题及答案
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
常用半导体元件习题及答案
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。
2章 常用半导体器件及应用题解
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。