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1、半导体基础1什么是半导体?答：顾名思义，半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge)等。2半导体主要有哪些特性?答：半导体主要有三个特性，即光敏特性、热敏特性和掺杂特性。所谓光敏特性是指某些半导体受到强烈光线照射时，其导电性能大大增强；光线移开后，其导电性能大大减弱。所谓热敏特性是指外界环境温度升高时，半导体的导电性能也随着温度的升高而增强。所谓掺杂特性是指在纯净的半导体中，如果掺入极微量的杂质可使其导电性能剧增。3什么是杂质半导体 ?它分为哪几种 ?答：由于纯净半导体的导电性能较差，人们在纯净的半导体中掺入微量的杂质元素，使半导体的导电性能大大增强，
2、这种半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体可分为 P 型半导体和 N 型半导体两种。4什么是 P 型半导体?答：根据半导体的掺杂特性，在半导体中掺人微量的硼、铝、铟、镓等元素后，半导体中就会产生许多缺少电子的空穴，使半导体中的空穴浓度大大高于自由电子的浓度，这种靠空穴导电的半导体是 P 型半导体。在 P 型半导体中，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子，同时还有不能移动的负离子。在外电场作用下，P 型半导体中的电流主要是空穴电流。5什么是 N 型半导体?答：在半导体中掺入微量的磷、锑、砷等元素后，半导体中就会产生许多带负电的电子，使半导体中自由电子的浓度大大高于空穴浓度。这
3、种靠电子导电的半导体是 N 型半导体。在 N 型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子，同时还有不能移动的正离子。在外电场作用下，N 型半导体中的电流主要足电子电流。6P 型半导体、N 型半导体带电吗? 为什么?答：P 型半导体和 N 型半导体都是电中性的，对外不显电性。这主要是由于纯净的半导体和掺入的杂质元素都是电中性的，而且在掺杂过程中既没有失去电荷，也没有从外界得到电荷，只是在半导体中出现了大量可以运动的电子或空穴，并没有破坏整个半导体内正负电荷的平衡状态。7半导体的 PN 结是怎样形成的?答：在一块半导体中，通过掺杂这一特殊工艺，使其一边成为 N 型半导体，另一边成为 P 型
4、半导体。将 P 型半导体和 N 型半导体紧密地结合在一起，在两种半导体的交界处即形成 PN 结。8为什么 PN 结具有单向导电性?答：将 PN 结两端加正向电压，即外部电源的正极接 P 区，负极接 N 区，如图1-1a 昕示。外加电源所产生的外电场与内电场相反，外电场削弱了内电场，使PN 结的阻挡层变窄，从而有较大的正向电流流过，这种情况称为导通。将 PN 结两端加反向电压，即外部电源的正极接 N 区，负极接 P 区，如图 1-1b所示。外加电源产生的外电场与内电场相同，在外电场的作用下内电场加强，使 PN 结的空间电荷区变宽，从而通过的反向电流很小，这种情况称为截止。通过以上分析，我们可以看
5、出 PN 结具有单向导电性。9什么是半导体二极管 ?答：半导体二极管是由一个 PN 结加上接触电极、引线和管壳封装而成。它实际上是由一块 P 型半导体和一块 N 型半导体所组成的 PN 结。就其材料而言，有硅二极管和锗二极管之分，就其工艺结构而言，有点接触型和面接触型两类。面接触型二极管如图 1-2a 所示，常用的电路图形符号如图 1-2b 所示。P 区一边为二极管的负极(阳极)，N 区一边为二极管的负极 (阴极)。10二极管的伏安特性是什么 ?答：二极管的伏安特性曲线就是加到二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系曲线，如图 1-3 所示。特性曲线分三部分：(1)正向特性 当二极管两端加
6、正向电压时，二极管就有正向电流通过。当所加的正向电压很小时，正向电流也很小，二极管呈现较大电阻(见曲线的 OA 段，该段所对应的电压为死区电压)。当正向电压超过死区电压以后，二极管电阻变得很小，正向电流增长很快，二极管完全导通(见曲线的 AB 段)。(2)反向特性当二极管两端加反向电压时，二极管几乎没有电流通过 (见曲线的 OC 段)，继续升高反向电压时，反向电流不随反向电压的增加而增加(见曲线的CD 段)。(3)反向击穿特性 当反向电压继续增加时(见曲线中的 D 点以后)，反向电流会突然增大，这种现象称作反向击穿，产生击穿的临界电压称为反向击穿电压(D点所对应的电压)。不同的二极管，反向击穿
7、电压也不同。11什么是二极管的导通区 ?什么是反向截止区?答：二极管的导通区是指当二极管的正向电压大于死区电压后，正向电流迅速增长，二极管正向电阻变得很小，二极管正向导通。导通后，正向电压微小的增大会引起正向电流急剧增大，电压与电流的关系近似于线性，这一段称为正向导通区。导通后二极管两端的正向电压称为管压降。一般硅二极管的管压降约为 0.7V，锗二极管的管压降约为 0.3V。给二极管加反向电压，当反向电压低于击穿电压时，反向电流很小，相当于二极管不导通即截止，这一段称为反向截止区。12二极管的结电容是什么 ?答：在二极管 PN 结的两端外加反向电压时，PN 结上形成的阻挡层要变宽，即PN 结形
8、成的空间电荷区要变宽，此时 PN 结呈高阻状态。由于这种情况类似于电容器充电时的情况，PN 结就相当于一个电容器，我们把这一电容称为二极管的结电容。13结电容对二极管的工作有何影响 ?答：二极管的结电容对二极管的工作频率有很大的影响。二极管结电容的存在，限制了二极管的工作频率。当加在二极管两端的电压频率很高时，二极管结电容在高频下所呈现的容抗很小，高频电流直接通过结电容，二极管就失去了单向导电性。应当注意，二极管的结电容不是空间电荷电量与外加电压的比值，而是电荷增量与相应电压增量的比值，所以它是对交流小信号呈现的电容。结电容的大小与外加电压有关，正向电压大时，二极管 PN 结的空问电荷区很窄，
9、相当于电容器的极板距离小，所以结电容大；反之，反向电压大时结电容小。14. 半导体二极管有哪些类型?答：二极管可按下列形式分类：(1)按结构分类1)点接触型：主要用于开关电路。2)面接触型：主要用于整流电路。(2)按材料分类1)锗二极管：它的温度性能较差，但管压降小。2)硅二极管：它的温度性能好，但管压降大。(3)按功率分类1)大功率二极管：数百安到数千安。2)小功率二极管：数毫安到数十毫安。(4)按用途分类1)普通二极管：主要用于高频检波、限幅等电路中。2)整流二极管：主要用于各种整流电路中。3)开关二极管：主要用于计算机、脉冲和开关电路中。4)稳压二极管：主要用于各种稳压、交流滤波和电压削
10、波电路中。15二极管的主要参数有哪些 ?答：二极管有以下四个主要参数：(1)最大正向电流指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流值。选用二极管时，工作电流不能超过这一数值，如果电流太大，二极管将因过热而损坏。一般锗二极管的最大正向电流约为几十毫安以下，而硅二极管的最大正向电流可达数百安。(2)最大反向电流指二极管在施加最大反向工作电压时的反向电流。最大反向电流愈小愈好。一般锗二极管的最大反向电流可达数百微安，而硅二极管的最大反向电流约为数十微安。(3)最高反向工作电压指二极管不被击穿所允许施加的最大反向峰值电压，一般为击穿电压的 12 23。(4)最高工作频率指二极管能够正常使用时的工作频
11、率。二极管工作在高频信号情况下，由于结电容对高频信号的旁路作用，当工作频率超过某一极限时，二极管就失去了单向导电作用，我们称这一频率为二极管的最高工作频率。16怎样用万用表判别硅二极管和锗二极管 ?答：使用万用表的电阻档(R100 或 Rlk 档) ，分别测量二极管的正反向电阻，正向电阻和反向电阻都很大的是硅二极管，正向电阻和反向电阻都较小的是锗二极管。17怎样用万用表测量二极管的正反向电阻 ?答：用万用表测量二极管，一般用 R100 或 R1k,档。将万用表的两表笔分别按正向和反向接二极管的两极，这时可以发现所测得的电阻值，一个较大，另一个较小。读数大的是二极管的反向电阻，反之，则是二极管的
12、正向电阻。一般正向电阻很小，约为几百欧以下，而反向电阻却很大，约为零点几兆欧以上。18怎样用万用表判别小功率二极管的好坏和极性?答：正常的小功率二极管正向电阻较小而反向电阻较大，正向电阻与反向电阻均较小的二极管已短路损坏，正向电阻和反向电阻均很大的二极管已开路损坏。当用万用表的电阻档测二极管的正向电阻(即小电阻值)时，万用表黑表笔连接的一端为二极管的正极(或阳极)，红表笔连接的一端为二极管的负极(或阴极)。19为什么使用半导体二极管时要尽量远离热源或注意通风降温?答：由于半导体材料的导电特性对温度的变化相当敏感，半导体器件的参数与温度有关，所以使用半导体二极管时必须远离热源并注意通风降温。20
13、什么是变容二极管?答：变容二极管是用半导体材料硅和锗制成的 PN 结。利用结电容的势垒电容随反向电压的增加而减小的特性来改变电容量。21什么是光敏二极管?答：光敏二极管与普通二极管相似，不同的是它另装有一个小玻璃孔，可以允许光照射到 PN 结上。在正常工作中，光敏二极管是反偏的。在没有光照射时，光敏二极管只有很小的电流，管子处于截止状态。当光照射到光敏二极管时，管子导通，产生的电流大小与照射到光敏二极管的光强度成正比。22什么是发光二极管?答：发光二极管是把电信号转变成光信号的一种器件，常用磷化镓或砷化镓等材料制成，如图 1-4 所示。当发光二极管处于正向偏置状态时，其阳极为正，阴极为负，电子
14、越过结和空穴结合，产生了光能。当发光二极管处于反向偏置状态时，几乎没有电流，因此，不能发光。23选择二极管的基本原则是什么 ?答：选择二极管一般要遵循以下原则：要求导通电压低时选锗二极管，要求导通电压高时选硅二极管；要求反向电流小时选硅二极管；要求反向击穿电压高时选硅二极管；要求耐高温时选硅二极管；要求导通电流大时选面接触型二极管；要求工作频率高时选点接触型二极管。24什么是字母数字显示器 ?答：字母数字显示器含有能显示数字、字母和特殊符号的程序段。实用形式有两种，一种有 13 个程序段，另一种有 16 个程序段。这些显示器是以发光二极管、荧光、液晶和数码等形式制造出来的。25什么是液晶显示屏
15、?答：液晶显示屏如图 1-5 所示。它不是发光器件，只是依靠良好的环境光或其他形式光源来工作。它的结构包括极化过滤器，后面用显微镜下喷镀金属薄层完全罩住的玻璃护板；液晶；金属化的 7 段数字，或者在另一个玻璃盘上的字母数字显示符号；最后是另一个极化过滤器。整个显示器是密封的，通过印制电路板上的插座进行电气连接。在透射系统中，光经过显示屏。而在反射系统中，有一个反射器把光反射回来通过它前面的盘面。当用交流电或方波脉冲激励选用段时，这些段下面的液晶转动或扭转 90，改变光的穿过状态，光被这个扭转的动作遮住，就显出黑色或透明的所需要的符号。26什么是多位显示屏?答：多位显示屏由装在单个外壳或模块里的
16、两个或多个 7 段显示器所组成，如图 l-6 所示。7 个输人选择每个数字的各段，通常包括 1 个小数点输入，其他输入用来按照数字的位数选定各个数字。27什么是反向击穿现象 ?产生反向击穿现象的原因是什么?答：当施加在二极管两端的反向电压增大到一定数值时，反向电流急剧加大，这种现象叫反向击穿。击穿时的反向电压称为反向击穿电压，不同的二极管，反向击穿电压不一样。产生反向击穿的原因是由于外加反向电压太高时，在强电场的作用下，空穴和电子数量大大增多，使反向电流急剧增大。在反向电流和反向电压的乘积不超过 PN 结允许的耗散功率的前提下，此击穿过程是可逆的，当反向电压降低后，二极管还可恢复到原来的状态，否则二极管会因过热而烧毁。因此住实际电路中，常常串联一个限流电阻来保护 PN 结。28什么是晶体管，它在结构上有何特点 ?答：普通晶体管是由三块半导体材料按一定的形式组合而成的。和二极管不同，晶体管是由三个不同的导电区域构成的，即发射区、基区和集电
