特種半導(dǎo)體器件和應(yīng)用課程練習(xí)題及答案.pdf

特種半導(dǎo)體器件和應(yīng)用課程練習(xí)題 第二章 特種可控硅 1 2 可控硅中損耗與頻率的關(guān)系 通損耗和反向恢復(fù)損耗所占總損耗的比例隨著頻率的增高而加大 而通態(tài)損耗占總損耗的比例隨著頻率增 高而減少 當(dāng)達(dá)到某一頻率 表中 5kHz 時(shí)降到零 因此 可控硅在低頻工作時(shí) 通態(tài)損耗占主要部分 當(dāng)頻 率增高到某一數(shù)值時(shí) 開關(guān)損耗 開通損耗和反向恢復(fù)損耗 和擴(kuò)展損耗開始占主導(dǎo)地位 進(jìn)一步增加工作頻率 只出現(xiàn)開關(guān)損耗和擴(kuò)展損耗 特別是開通損耗隨著頻率提高而單調(diào)地增加 頻率越高 開通損耗越大 大的 開通損耗將使平均結(jié)溫升高 這一開通損耗并不是分散在整個(gè)陰極結(jié)面上 而是集中在局部的初始導(dǎo)通區(qū)內(nèi) 引起初始導(dǎo)通區(qū)的瞬時(shí)溫升增高 從而導(dǎo)致器件在短期內(nèi)出現(xiàn)熱疲勞損壞 縮短元件的工作壽命 嚴(yán)重時(shí)可 能立即燒毀 3 4 可關(guān)斷可控硅 GTO 的基本原理 GTO 和普通可控硅一樣 均為 PNPN 四層三端元件 只是 GTO 的關(guān)斷結(jié)構(gòu)和關(guān)斷機(jī)理與普通可控硅有所不 同 GTO 和普通可控硅最重要的區(qū)別就是回路增益 1 2 1 而近似等于 1 因而處于臨界導(dǎo)通狀態(tài) 5 GTO 的主要參數(shù) 1 最大可關(guān)斷陽極電流 IATO 2 關(guān)斷增益 off 3 掣住電流 IL 4 關(guān)斷時(shí)間 toff 6 雙向可控硅的觸發(fā)方式 1 I 觸發(fā)方式 2 I 觸發(fā)方式 3 觸發(fā)方式 4 觸發(fā)方式 7 畫出用開關(guān) S 有切換雙向可控硅的三種工作狀態(tài) 開關(guān) S 在位置 1 上 雙向可控硅處于斷態(tài) 電路不接 通 在位置 2 上 門極只允許半波電流通過 這時(shí)雙向可控硅相當(dāng)普通可控硅 在位置 3 上 門極全波接 通 并說出在位置 2 和位置 3 上各自的觸發(fā)方式 圖 b 開關(guān) S 有三種工作狀態(tài) 開關(guān) S 在位置 1 上 雙向可控硅處于斷態(tài) 電路不接通 在位置 2 上 門極只允許半波電流通過 這時(shí)雙向可控硅相當(dāng)于普通可控硅 負(fù)載 RL 上得到半波脈動(dòng)直流功率 觸發(fā)方式為 I 在位置 3 上 門極全波接通 觸發(fā)方式為 I 和 8 雙向可控硅的重要特點(diǎn) 不管所加觸發(fā)信號(hào)電壓 UG 對(duì) T2 是正向還是反向 雙向可控硅都能被觸發(fā)導(dǎo)通 雙向可控硅的這個(gè)特點(diǎn) 是普通可控硅所沒有的 9 雙向可控硅的特性參數(shù) 1 雙向可控硅的伏安特性曲線 2 額定通態(tài)平均電流和額定通態(tài)平均電壓 3 門極可觸發(fā)電流 IGT 和門極 可觸發(fā)電壓 UGT 4 維持電流 IH 和掣住電流 IL 5 浪涌電流 ITSM 6 換向電流臨界下降率 di dt c 7 結(jié)溫 10 11 畫出雙向可控硅燈光調(diào)節(jié)電路并說明其工作原理 雙向二極管 2CTS R1 和 C1 組成觸發(fā)電路 當(dāng)電源電壓為正半周時(shí) 電源電壓通過 R1 向 C1 充電 電容 C1 上的電壓極性是上正下負(fù) 當(dāng)這個(gè)電壓增高達(dá)到雙向二極管的轉(zhuǎn)折電壓時(shí) 雙向二極管導(dǎo)通 使雙向可控硅 的門極 G 相對(duì)主電極 T2 得到一個(gè)正向觸發(fā)脈沖 使雙向可控硅導(dǎo)通 這相當(dāng)于 I 觸發(fā)方式 在電源電壓過 零的瞬間 雙向可控硅自動(dòng)阻斷 當(dāng)電源電壓處于負(fù)半周時(shí) 電源電壓對(duì) C1 反向充電 C1 上電壓的極性為 下正上負(fù) 當(dāng)這個(gè)電壓值達(dá)到雙向二極管的轉(zhuǎn)折電壓時(shí) 雙向二極管導(dǎo)通 使雙向可控硅得到一個(gè)負(fù)向觸發(fā) 信號(hào) 使雙向可控硅導(dǎo)通 這相當(dāng)于 觸發(fā)方式 在電路中 調(diào)節(jié) R1 的阻值 可以改變 R1C1 的時(shí)間常數(shù) 從而改變了觸發(fā)脈腫的出現(xiàn)時(shí)刻 即改變了雙向可控硅的導(dǎo)通角 因而使負(fù)載上得到的平均電壓不同 達(dá)到 調(diào)節(jié)燈光的目的 電阻 R2 R3 和電容 C2 是為了防止燈從關(guān) 開 產(chǎn)生燈突然亮的 突跳 而且可將移相 范圍擴(kuò)大 12 13 光控可控硅的工作原理 可以把元件看成是由兩個(gè)三極管組成的 一個(gè)是 P1N1P2 型三極管 另一個(gè)是 N1P2N2 型三極管 如圖 a 所示 中間的 N1P2 部分為兩個(gè)三極管共用 這一部分相當(dāng)于一個(gè)光電二極管 當(dāng)一定照度的光信號(hào) 照射到 J2 處的光敏區(qū)時(shí) 在光能的激發(fā)下 J2 附近產(chǎn)生大量的電子和空穴兩種載流子 它們?cè)谕饧与妷旱淖?用下穿過 J2 結(jié)的阻擋層 使光控可控硅從阻斷狀態(tài)變成導(dǎo)通光控可控硅導(dǎo)通之后 即使無光照也不會(huì)自行截 止 而只有當(dāng)加在元件上的正向電壓降到零或成為反向電壓才會(huì)截止 第四章 熱敏電阻 1 寫出熱敏電阻器的幾個(gè)主要特性和主要參數(shù) 1 電阻 溫度特性 2 伏 安特性 1 標(biāo)稱電阻值 R25 2 電阻溫度系數(shù) 1 3 耗散系數(shù) H單位 W 1 4 時(shí)間常數(shù) 單 位 J 1 5 額定功率 PE 6 測(cè)量功率 2 3 寫出熱敏電阻流量計(jì)的原理并畫出示意圖 它是將兩個(gè)熱敏電阻器分別置于管道中央和溫度與流動(dòng)介質(zhì)相同 但不受介質(zhì)流 速影響的小室中 兩只熱敏電阻 RT1 RT2 和電阻器 R1 電位器 W2 構(gòu)成電橋 的四臂 電位器 W1 和電位差計(jì) G 作為流量指示器 直流電源 E 通過開關(guān) K 加 到橋路的兩個(gè)端點(diǎn)上 當(dāng)介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) 電橋處于平衡狀態(tài) 電流計(jì)沒 有指示 當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)時(shí) RT1 介質(zhì)流動(dòng)要帶走熱量 它的溫度要發(fā)生變化使阻 值改變 于是電橋失去平衡 電流計(jì)就有指示 電橋的指示直接反映了所測(cè)介 質(zhì)流速 電位器 W2 可以調(diào)整電橋平衡的零點(diǎn) 電位器 W1 可以調(diào)整表頭的靈敏度 4 寫出串并聯(lián)熱敏電阻用于溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ê碗娐穲D 用曲線表示效果 右圖 b 所示為串并聯(lián)溫度補(bǔ)償電路及原理說明 由特性曲線可見 經(jīng)過補(bǔ) 償之后 ab 之間的總電阻 Rab 的在 20 80 的范圍內(nèi)阻值變化不超過土 2 5 寫出 PTC 熱敏電阻的恒溫原理 PTC 熱敏電阻具有恒溫作用 電流通過元件后引起元件溫度升高 當(dāng)超過 居里點(diǎn)溫度后 由電阻 溫度特性曲線可知 電阻增大 在恒壓情況下則電 流下降 相應(yīng)元件溫度亦降低 電阻值減小 這又導(dǎo)致電流增加 元件溫 度升高 電阻增加 電流下降 重復(fù)上述過程 這樣 元體本身就起到了 自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的作用 6 畫出 PTC 熱敏電阻用作自動(dòng)開關(guān)的電路并說明其工作原理 以電視機(jī)消磁電路為例 在彩色電視接收機(jī)中 為了排除由于地磁及各種干擾磁場(chǎng)對(duì)機(jī)器中某些鐵磁部件造成的磁化影響 從而保證 較好的色純和會(huì)聚 提高圖象質(zhì)量 要設(shè)置消磁電路 要求消磁線圈中流過如后圖 a 所示的振幅隨時(shí)間衰減 的正弦波電流 后圖 b 所示電路就能產(chǎn)生這樣的電流 電路中 LDG 是消磁線圈 RT 是正溫度系數(shù)熱敏電阻 K 是開關(guān) 剛接通電源時(shí) 因?yàn)?RT 的冷阻值很小 就有很大的電流流過消磁線圈 同時(shí)流過電阻 RT 使其 溫度上升 從而 RT 阻值迅速增加 因此流過消磁線圈的電流急劇衰減 三 四秒鐘之內(nèi)電流減至很小 這一 很小的電流既可維持 PTC 熱敏電阻 RT 的溫度和高阻值 又不致對(duì)收看電視節(jié)目造成不良影響 這里 PTC 熱敏電阻起到了自動(dòng)開關(guān)作用 剛接通電源時(shí)開關(guān)閉合 幾秒鐘之后自動(dòng)將電源切斷 忽略掉殘存的很小的電 流 第五章 力敏器件 1 固體壓阻效應(yīng)的原因是哪二種 固體產(chǎn)生壓阻效應(yīng)的原因大體上有兩個(gè) 一是固體外形變化 即長(zhǎng)度和截面積變化帶來的電阻變化 另一個(gè) 是由于應(yīng)力 固體電導(dǎo)率本身發(fā)生變化而帶來的電阻變化 2 3 寫出半導(dǎo)體應(yīng)變片的幾個(gè)特點(diǎn) 1 應(yīng)變靈敏度系數(shù)大 2 可以得到正應(yīng)變靈敏度系數(shù) 伸長(zhǎng)形變時(shí)電阻增加 和負(fù)應(yīng)變靈敏度系數(shù) 伸長(zhǎng)形變時(shí) 電阻減少 因此 容易制作溫度補(bǔ)償應(yīng)變片 金屬應(yīng)變片只能得到正應(yīng)變靈敏度系數(shù) 3 應(yīng)變片阻值變化范 圍很大 4 半導(dǎo)體應(yīng)變片有幾種 1 溫度自補(bǔ)償半導(dǎo)體應(yīng)變片 2 雙器件溫度補(bǔ)償型半導(dǎo)體應(yīng)變片 3 靈敏度補(bǔ)償型半導(dǎo)體應(yīng)變片 4 通 用型半導(dǎo)體應(yīng)變片 5 大功率型半導(dǎo)體應(yīng)變片 6 超直線性半導(dǎo)體應(yīng)變片 5 使用半導(dǎo)體應(yīng)變片時(shí)應(yīng)注意哪幾點(diǎn) 1 按照需要和彈性體 試件 的結(jié)構(gòu)形式選擇應(yīng)變片的型號(hào) 2 根據(jù)應(yīng)力大小設(shè)計(jì)彈性體的造形 3 粘貼應(yīng)變片之前要將彈性體表面處理干凈 去除氧化層和油膩 粘貼表面應(yīng)保持平整 光潔度不低于 v5 放入 40 烘箱烘 15 分鐘 4 粘貼時(shí)要選用適合的應(yīng)變膠 如天津產(chǎn) KY 4 應(yīng)變膠 貼上應(yīng)變片 待固定后放置在室溫下固化一小時(shí) 然后放入 60 烘箱內(nèi) 再固化一小時(shí) 對(duì)于測(cè)量精度要求不高的傳感器 也可在室溫下固化五小時(shí)后直接使 用 5 貼片時(shí) 注意應(yīng)變片與彈性體之間保證良好的絕緣性 防止產(chǎn)生漏電流 使測(cè)量穩(wěn)定 6 粘貼完畢之后 在應(yīng)變片上涂一層防護(hù)層 以防止大氣對(duì)應(yīng)變片的侵蝕 保證應(yīng)變片長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性 若工作于高溫 潮濕 鹽霧 腐蝕 汽油等環(huán)境下 還應(yīng)采取隔離和封閉結(jié)構(gòu) 也可涂防護(hù)劑 6 在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)力敏器件中壓阻和晶向的關(guān)系 從半導(dǎo)體壓阻理論分析表明 溝道電阻在應(yīng)力作用下發(fā)生改變完全是由于載流子濃度和遷移率發(fā)生改變的結(jié) 果 而對(duì)于不同晶向的遷移率的改變又是不一樣的 壓阻系數(shù) 在不同晶向有著不同的數(shù)值 因此 在制造 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)力敏器件時(shí) 應(yīng)當(dāng)選用壓阻效應(yīng)比較大的晶向 以便獲得較高的靈敏度 第六章 1 說出什么是霍爾效應(yīng) 所謂霍爾效應(yīng)是指載流半導(dǎo)體位于方向與電流方向垂直的磁場(chǎng)中 在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生電壓 稱 霍爾電壓或霍爾電勢(shì) 的現(xiàn)象 2 寫出霍爾器件的主要參數(shù) 1 控制電流極內(nèi)阻 2 霍爾電勢(shì)極內(nèi)阻 3 靈敏度 4 不等位電阻 5 最大控制電流 6 霍爾電勢(shì)溫 度系數(shù) 7 內(nèi)阻溫度系數(shù) 8 寄生直流電勢(shì) 9 熱阻 3 說明什么是磁阻效應(yīng) 霍爾元件的內(nèi)阻隨磁場(chǎng)絕對(duì)值的增加而增加的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng) 圖 7 所示為兩種不同的霍爾元件內(nèi)阻 R 和 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 之間的關(guān)系 圖中 R 0 為 B 0 時(shí)的內(nèi)阻 由圖可見 不同型號(hào)的霍爾元件磁阻效應(yīng)不同 這不 僅和材料有關(guān) 還和元件的幾何形狀有關(guān) 4 什么是零位誤差并寫出二種補(bǔ)償方法并畫出電路圖 霍爾元件的零位誤差包括不等位電勢(shì) 寄生直流電勢(shì) 感應(yīng)零電勢(shì)和自激零電勢(shì) 其中不等位電勢(shì)是主要的 零位誤差 霍爾元件通過控制電流時(shí) 即使不加外磁場(chǎng) 元件的霍爾輸出端之間 也存在電位差 這個(gè)電位差就稱不等位電勢(shì) 它也可用零磁場(chǎng)阻抗來間接表 示 不等位電勢(shì)的產(chǎn)生原因如圖 14 a 所示 由于兩個(gè)霍爾電極 c d 在制作 時(shí)不可能完全對(duì)稱地焊接在霍爾片兩側(cè) 因此 當(dāng)控制電流流過霍爾片時(shí) c d 之間就不處在同一電位面上 雖然不加磁場(chǎng) c d 之間也有不等位電勢(shì) 此外 元件材料在結(jié)晶結(jié)構(gòu)和電性能方面的不均勻性或者霍爾片的幾何尺寸 不規(guī)則 控制電流極的端面接觸不良等 都能引起不等位電勢(shì) 霍爾電極 c d 的兩個(gè)不等位面 虛線所示 間的體電阻 R0 稱為不等位電阻 r0 U0 I 它是霍爾元件的一個(gè)重要參數(shù) 可以用 r0 來表示元件不等位電勢(shì)的大小 r0 越小 不等位電勢(shì)就越小 5 說出二種霍爾器件溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ú嫵銎潆娐穲D 1 串聯(lián)電阻溫度補(bǔ)償電路 對(duì)于霍爾系數(shù) RH 隨溫度上升而減小的霍爾元件 為了使霍爾輸出保持 恒定 可以適當(dāng)增加控制電流 如圖 4 所示 用一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏 電阻 Rt 串聯(lián)在輸入回路里 當(dāng)溫度升高時(shí) Rt 阻值減小若供給電壓不 變 則可使控制電流加大 在裝配時(shí) 熱敏電阻器應(yīng)和霍爾元件封在一 起或靠近 以使它們的溫度變化一致 2 利用輸出回路負(fù)載的溫度補(bǔ)償電路 當(dāng)霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)和內(nèi)阻溫度系數(shù)都為正時(shí) 控制電流 I 采用 恒流源供給 可以不考慮輸入電阻隨溫度變化的影響 只考慮輸出回 路的溫度影響就可以了 雖然輸出電阻 霍爾電勢(shì)極內(nèi)阻 和霍爾輸出 都隨溫度升高而增加 但輸出電阻的增量比霍爾輸出的增量大 因此 選擇合適的負(fù)載 RL 就有可能補(bǔ)償負(fù)載電壓 使其保持不變 負(fù)載電 阻的最佳值可按下式計(jì)算 RL RV 0 式中RV 0 為溫度是 0 時(shí)的輸出電阻 和 分 別是內(nèi)阻溫度系數(shù)和霍爾電勢(shì)溫度系數(shù) 6 用霍爾元件用于電流測(cè)量有二種方法 請(qǐng)分別畫出它們的示意圖和應(yīng)用范圍 用霍爾傳感器測(cè)量電流時(shí) 常采用環(huán)形鐵心來集中磁力線 而傳感器 霍爾元件 則放置在鐵心的間隙中 圖 39 是利用線性集成霍爾傳感器監(jiān)測(cè)小電流的示意圖 用一較好的導(dǎo)磁材料做成磁環(huán) 在磁環(huán)中開一氣隙 然 后將霍爾集成電路固定于氣隙內(nèi) 7 以開集電極輸出型開關(guān)集成霍爾傳感器為例 畫出 5 種應(yīng)用電路 8 說出磁阻效應(yīng)的原理 在通電的半導(dǎo)體上加磁場(chǎng)時(shí) 半導(dǎo)體的電阻將發(fā)生變化 這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng) 在室溫下 半導(dǎo)體的電阻 是隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而加大的 這是因?yàn)榇艌?chǎng)的加入使半導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)著的載流子在洛侖茲力的作用下改變了它原 來運(yùn)動(dòng)的軌道 使載流子的運(yùn)動(dòng)軌道成為彎曲的 這就延長(zhǎng)了它們通過元件的路程和時(shí)間 也就增加了它們 與晶格 雜質(zhì)原子和晶格缺陷遭遇的機(jī)會(huì) 其總的效果是降低了電子的遷移率 宏觀上表現(xiàn)為元件體電阻的 增加 磁阻效應(yīng)和材料的遷移率有關(guān) 遷移率高 磁阻也大 同時(shí) 磁阻效應(yīng)還和半導(dǎo)體的幾何形狀有關(guān) 磁敏電阻器是利用磁阻效應(yīng)制作的半導(dǎo)體器件 在制備磁敏電阻器時(shí) 元件的形狀對(duì)磁阻的影響很大 目前 采用集成工藝在半導(dǎo)體中嵌入很多金屬條來克服由于元件長(zhǎng)度過長(zhǎng)而降低磁阻的缺點(diǎn) 同時(shí) 為了克服溫度 特性不好的缺點(diǎn) 常做成三端或多端元件來相互抵消溫度特性的影響 另外 為了克服弱場(chǎng)下靈敏度不高的 缺點(diǎn) 在磁阻元件上附帶永久磁鐵 這種磁阻元件還可以克服一般磁阻元件不能辨別磁場(chǎng)極性的缺點(diǎn) 9 10 11 12 以示意圖和文字來簡(jiǎn)述磁敏二極管的原理 當(dāng)元件加上正向電壓時(shí) P 區(qū)空穴和 N 區(qū)電子的兩種載流子雙重注入 I 區(qū) 在沒有磁場(chǎng)作用下 大部分空穴和電子分別流入 N 區(qū)和 P 區(qū)而產(chǎn)生電流 如圖 2 a 所示 僅有很小部分空穴和電子在 I 區(qū)復(fù)合掉 若加上一個(gè)正磁場(chǎng) H 如圖 2 b 所示 由于洛侖茲力作用電子和 空穴偏向 r 區(qū) 電子和空穴在 r 區(qū)很快復(fù)合掉 其復(fù)合率要比沒有 磁場(chǎng)時(shí)大得多 此時(shí) I 區(qū)載流子減少 相應(yīng) I 區(qū)電阻增大 同時(shí)外 部電壓分配在 I 區(qū)的電壓增加 由于外加電壓一定 加在 P I 和 N I 結(jié)的電壓減小從而載流子注入 I 區(qū)效率降低 使 I 區(qū)電阻進(jìn)一步增 加起到正反饋?zhàn)饔?直到某一穩(wěn)定狀態(tài) 所以加上磁場(chǎng) H 時(shí)通過二 極管的正向電流減小 當(dāng)加上磁場(chǎng)為 H 時(shí) 如圖 c 所示 與上述情況相反 I 區(qū)電阻減小 通過二極管的正向電流增大 由以上分析可知 磁敏二極管是采用注入載流子復(fù)合效應(yīng)的原理 同時(shí)由于正反饋?zhàn)饔?大大提高了它的靈 敏度 這是比霍爾元件靈敏度高的原因 此外 這種元件能夠判別磁場(chǎng)方向 當(dāng)外加反向電壓時(shí) 由于 PN 結(jié) 的整流作用僅流過很小的電流 幾乎與磁場(chǎng)無關(guān) 第七章離子敏感器件 1 離子敏感器件測(cè)量離子活度有哪二種方法 畫出示意圖并說明之 第一種測(cè)量方法如圖 1 所示 使用這種方法 首先在確定的電壓 UDS 下通過改變 UG 測(cè)量 ID 隨 UG 變化的情況 得出 ID f UG UDS 常數(shù) 的曲線 然后 在固定 UG 的條件下 根據(jù)輸出電流 ID 的變化就可以 從已知的曲線上查出界面電勢(shì)的變化 根據(jù)已知的 ISFET 的閾值電壓 和離子活度的關(guān)系 就可以確定被測(cè)溶液中離子的活度 第二種測(cè)量方法是首先在某一標(biāo)準(zhǔn)溶液中調(diào)節(jié) UG 使 ID 為某一特定值 記下 UG 值 在 ISFET 浸入待測(cè)溶液之后 由于和標(biāo)準(zhǔn)溶液相比 離子 活度發(fā)生變化 ID 也將變化 這時(shí)可以改變 UG 使 ID 變回到原來的值 UG 改變就是用來補(bǔ)償溶液引起的 UT 變化 圖 2 即是這樣的一種測(cè)試 電路 只要知道了運(yùn)放的輸出端電壓的變化就可以得到閾值電壓的變化 UT 從而知道離子活度 圖中 R2 和 RP 用來選擇設(shè)定 ID 值的 2 ISFET 的特性與性能參數(shù) 1 閾值電壓 2 漏源擊穿特性 3 轉(zhuǎn)移特性 4 輸出特性 5 可逆特性曲線 6 階躍響應(yīng)特性 7 跨導(dǎo) gm 8 響應(yīng)與能斯特 Nernst 響應(yīng) 9 選擇系數(shù) 10 響應(yīng)時(shí)間 11 靈敏度 3 什么是離子的活度 在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中 各種離子之間及離子與溶劑分子之間存在著一定的相互作用 這就使離子在參加化學(xué)反 應(yīng)或離子交換時(shí)的有效濃度小于真實(shí)濃度 溶液中真正參加化學(xué)反應(yīng) 或離子交換作用 的離子的有效濃度稱為 離子的活度 4 畫出 ISFET 的結(jié)構(gòu)示意圖并說出參比電極的作用 在一定的溫度和壓力條件下 當(dāng)待測(cè)溶液的組成改變時(shí) 其電極電勢(shì) 不包括液接電勢(shì) 保持恒定的電極稱參比電極 要求它具有良好的可逆性 重復(fù)性和穩(wěn)定性 第八章 氣敏器件和濕敏器件 1 寫出氣敏器件工作原理的幾種機(jī)制 1 晶體原子價(jià)的調(diào)整 2 表面電導(dǎo)的變化 3 由于接觸氣體的燃燒使元件溫度提高 4 隧道效應(yīng) 5 柵極作用 6 由于吸附氣體而形成能級(jí) 2 3 4 5 BaTiO3 SrTiO3 半導(dǎo)體陶瓷器件的工作機(jī)理 畫出等效電路并說明之 這種器件的工作機(jī)理是因?yàn)?BaTiO3 SrTiO3 陶瓷材料的介電常數(shù)與溫度 有關(guān) 它是理想的熱敏陶瓷材料 通過對(duì)其摻入少量的具有感濕特性的 MgCr2O4 并利用陶瓷體所具有的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 可制成性能較理想的 濕 溫多功能敏感器件 作時(shí)的等效電路如圖 4 所示 圖中 C 為器件的電 容 它明顯地隨著器件溫度的變化而變化 R 為器件的電阻 它的值將 隨環(huán)境濕度而變化 通過分別對(duì)器件電容值和電阻值的測(cè)量 即可得知 待測(cè)環(huán)境的溫度和濕度 6 畫出交流市電測(cè)濕電路 并說明濕敏器件的電源為什么用交變電源 當(dāng)前各種濕敏電阻都必須工作于交流或換向直流 注意 不是脈動(dòng)直流 的 回路中 若長(zhǎng)期在定向直流下工作 將使?jié)衩綦娮璧男阅芰踊踔镣耆?效 鹽類潮解型濕敏電阻的電流主要是靠離子的移動(dòng)來傳導(dǎo)的 當(dāng)其受到 定向直流的長(zhǎng)期作用時(shí) 會(huì)產(chǎn)生大量正 負(fù)離子定向遷移的所謂 電解 現(xiàn)象 從而使感濕層變薄 破壞或斷裂 但它在交流或換向直流的條件下 工作則無此缺點(diǎn) 第九章 半導(dǎo)體光敏器件 1 光生伏特效應(yīng) 圖 2 所示為一 PN 結(jié) 在光照射下 若入射光子的能量大于禁帶寬度 則 PN 結(jié)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電子 空穴對(duì) 電子 由滿帶被激發(fā)到導(dǎo)帶后 在滿帶中留有空穴 在內(nèi)電場(chǎng)作用下自由電子流向 N 區(qū) 而空穴流向 P 區(qū) 這樣使 PN 結(jié)兩端產(chǎn)生電位差 電壓 P 端為正 N 端為負(fù) 這種電位差值是由于入射光子激發(fā)的結(jié)果 所以稱為光 生伏特效應(yīng) 2 3 光電池的工作原理 光電池的本質(zhì)是一個(gè) PN 結(jié) 它的結(jié)構(gòu)就是在一 塊 P 型硅片上利用熱擴(kuò)散法生