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1、-第三局部习题与解答习题1客观检测题一、填空题1、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度，而少数载流子的浓度那么与温度有很大关系。2、当PN结外加正向电压时，扩散电流大于漂移电流，耗尽层变窄。当外加反向电压时，扩散电流小于漂移电流，耗尽层变宽。3、在N型半导体中，电子为多数载流子，空穴为少数载流子。二判断题1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子，N型半导体中含有大量电子载流子，所以P型半导体带正电，N型半导体带负电。2、在N型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P型半导体。3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。4、本征
2、激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停顿。5、PN结在无光照无外加电压时，结电流为零。 6、温度升高时，PN结的反向饱和电流将减小。7、PN结加正向电压时，空间电荷区将变宽。三简答题1、PN结的伏安特性有何特点？答：根据统计物理理论分析，PN结的伏安特性可用式表示。式中，ID为流过PN结的电流；Is为PN结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I的单位一致；V为外加电压； VT=kT/q，为温度的电压当量其单位与V的单位一致，其中玻尔兹曼常数，电子电量，那么，在常温T=300K下，VT=25.875mV=26mV。当外加正向电压，即V为正值，
3、且V比VT大几倍时，于是，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN结为正向导通状态.外加反向电压，即V为负值，且|V|比VT大几倍时，于是，这时PN结只流过很小的反向饱和电流，且数值上根本不随外加电压而变，PN结呈反向截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示，如图1.1.1所示.从式(1.1.1)伏安特性方程的分析和图1.1.1特性曲线实线局部可见：PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。图1.1.1 PN伏安特性2、什么是PN结的反向击穿？PN结的反向击穿有哪几种类型？各有何特点？答：PN结的反向击穿特性：当加在PN结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后，PN结发生击穿。PN结
4、的击穿主要有两类，齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，一般反向击穿电压小于4Eg/qEgPN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，Eg/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。雪崩击穿主要发生在PN结一侧或两侧的杂质浓度较低PN结，一般反向击穿电压高于6 Eg/q的PN结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快，动能增大，撞击中型原子时把外层电子撞击出来，继而产生连锁反响，导致少数载流子浓度升高，反向电流剧增。3、PN结电容是怎样形成的？
5、和普通电容相比有什么区别？PN结电容由势垒电容Cb和扩散电容Cd组成。势垒电容Cb是由空间电荷区引起的。空间电荷区有不能移动的正负离子，各具有一定的电量。当外加反向电压变大时，空间电荷区变宽，存储的电荷量增加；当外加反向电压变小时，空间电荷区变窄，存储的电荷量减小，这样就形成了电容效应。垫垒电容大小随外加电压改变而变化，是一种非线性电容，而普通电容为线性电容。在实际应用中，常用微变电容作为参数，变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比拟显著的二极管。图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累扩散电容Cd是载流子在扩散过程中的积累而引起的。PN结加正向电压时，N区的电子向P区扩散，在P区形
6、成一定的电子浓度(Np)分布，PN结边缘处浓度大，离结远的地方浓度小，电子浓度按指数规律变化。当正向电压增加时，载流子积累增加了Q；反之，那么减小，如图1.3.3所示。同理，在N区空穴浓度随外加电压变化而变化的关系与P区电子浓度的变化一样。因此，外加电压增加V时所出现的正负电荷积累变化Q，可用扩散电容Cd来模拟。Cd也是一种非线性的分布电容。综上可知，势垒电容和扩散电容是同时存在的。 PN结正偏时，扩散电容远大于势垒电容；PN结反偏时，扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比，PN结电容是非线性的分布电容，而普通电容为线性电容。习题2客观检测题一、填
7、空题1、半导体二极管当正偏时，势垒区变窄，扩散电流大于漂移电流。2、在常温下，硅二极管的门限电压约 0.6 V，导通后在较大电流下的正向压降约0.7 V；锗二极管的门限电压约 0.1 V，导通后在较大电流下的正向压降约 0.2 V。3、在常温下，发光二极管的正向导通电压约 1.22V ，高于硅二极管的门限电压；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 510 mA。4、利用硅PN结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管，称为普通稳压二极管。请写出这种管子四种主要参数，分别是最大整流电流、反向击穿电压、反向电流和极间电容。二、判断题1、二极管加正向电压时，其正向电流是由
8、 a 。 a. 多数载流子扩散形成 b. 多数载流子漂移形成 c. 少数载流子漂移形成 d. 少数载流子扩散形成2、PN结反向偏置电压的数值增大，但小于击穿电压， c 。 a. 其反向电流增大 b. 其反向电流减小 c. 其反向电流根本不变 d. 其正向电流增大3、稳压二极管是利用PN结的 d 。 a. 单向导电性 b. 反偏截止特性 c. 电容特性 d. 反向击穿特性4、二极管的反向饱和电流在20时是5A，温度每升高10，其反向饱和电流增大一倍，当温度为40时，反向饱和电流值为 c 。 a. 10A b. 15A c. 20A d. 40A5、变容二极管在电路中使用时，其PN结是 b 。 a
9、. 正向运用 b. 反向运用三、问答题1、温度对二极管的正向特性影响小，对其反向特性影响大，这是为什么？答：正向偏置时，正向电流是多子扩散电流，温度对多子浓度几乎没有影响，因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时，反向电流是少子漂移电流，温度升高少数载流子数量将明显增加，反向电流急剧随之增加，因此温度对二极管的反向特性影响大。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？答：根据二极管电流的方程式将V=1.5V代入方程式可得：故虽然二极管的部体电阻、引线电阻及电池阻都能起限流作用，但过大的电流定会烧坏二极管或是电池发热失效，因此应另外添加限流电阻。3、有A、B两个二极管。
10、它们的反向饱和电流分别为5mA和，在外加一样的正向电压时的电流分别为20mA和8mA，你认为哪一个管的性能较好？答：B好，因为B的单向导电性好；当反向偏置时，反向饱和电流很小，二极管相当于断路，其反向偏置电阻无穷大。4、利用硅二极管较陡峭的正向特性，能否实现稳压？假设能，那么二极管应如何偏置？答：能实现稳压，二极管应该正向偏置，硅二极管的正偏导通电压为0.7V；因此硅二极管的正向特性，可以实现稳压，其稳压值为0.7V。5、什么是齐纳击穿？击穿后是否意味着PN结损坏？答：齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，其空间电荷区较窄，击穿电压较低如5V以下，一般反向击穿电压小于4Eg/qEgPN
11、结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，Eg/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。发生齐纳击穿需要的电场强度很大，只有在杂质浓度特别大的PN结才能到达。击穿后并不意味着PN结损坏，当加在稳压管上的反向电压降低以后，管子仍然可以恢复原来的状态。但是反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率时，就可能由电击穿变为热击穿，而造成永久性的破坏。电击穿PN结未被损坏，但是热击穿PN结将永久损坏。主观检测题2.1.1试用电流方程式计算室温下正向电压为0.26V和反向电压为1V时的二极管电流。设
12、解：由公式由于， VT=0.026V正向偏置VD=0.26V时当反向偏置时2.1.2 写出题图2.1.2所示各电路的输出电压值，设二极管均为理想二极管。解：VO12V二极管正向导通，VO20二极管反向截止，VO32V二极管正向导通，VO42V二极管反向截止，VO52V二极管正向导通，VO62V二极管反向截止。题图2.1.22.1.3 重复题2.1.2，设二极管均为恒压降模型，且导通电压VD0.7V。解：UO11.3V二极管正向导通，UO20二极管反向截止，UO31.3V二极管正向导通，UO42V二极管反向截止，UO51.3V二极管正向导通，UO62V二极管反向截止。(a)(c)(b)题图2.1
13、.42.1.4 设题图2.1.4中的二极管均为理想的正向可视为短路，反向可视为开路，试判断其中的二极管是导通还是截止，并求出、两端电压。解：题图2.1.4所示的电路图中，图a所示电路，二极管D导通，VAO=6V，图b所示电路，二极管D1导通，D2截止，VAO=0V，图c所示电路，二极管D1导通，D2截止，VAO=0V。2.1.5 在用万用表的三个欧姆档测量某二极管的正向电阻时，共测得三个数据；，试判断它们各是哪一档测出的。解：万用表测量电阻时，对应的测量电路和伏安特性如图2.1.5所示，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值，用指针的偏转表示在表盘上。当流过的电流大时，指示的电阻小。测量时，流过
14、电表的电流由万用表的阻和二极管的等效直流电阻值和联合决定。图2.1.5通常万用表欧姆档的电池电压为Ei = 1.5V，档时，表头指针的满量程为100A测量电阻为0，流经电阻Ri的电流为10mA，万用表的阻为；档时，万用表的阻为测量电阻为0，表头满量程时，流经Ri的电流为1mA；档时测量电阻为0，表头满量程时，流经Ri的电流为0.1mA，万用表的阻为；由图可得管子两端的电压V和电流I之间有如下关系：档时，阻；档时，阻；档时，阻；从伏安特性图上可以看出，用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为A，万用表的读数为V1/I1。用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为B，万用表的读数为V2/I2。用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为C，万用表的读数为V3/I3。由图中可以得出所以，为万用表档测出的；为万用表档测出的；为万用表档测出的。(a)理想模型(b)恒压降模型图2.1.62222.1.6 电路如题图2.1.6所示，vi6sint(v)，试画出vi与vo的波形，并标出幅值。分别使用二极管理想模型和恒压降模型VD0.7V。题图2.1.6解：由题意可知：vi6sint(v) 在vi的正半周，二极管导通，电路的输出电压波形如图2.1.6(a)、(b)所示。图
