半導(dǎo)體二極管極其電路

1、第一章半導(dǎo)體二極管極其電路1、什么是本征半導(dǎo)體？什么是雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型、P型？本征半導(dǎo)體是非常純潔的半導(dǎo)體晶體，而在單晶半導(dǎo)體內(nèi)，原子按晶體結(jié)構(gòu)排列得非常整齊。雜質(zhì)半導(dǎo)體：摻入微量元素的本征半導(dǎo)體，例：N型摻入五價(jià)元素磷， P型摻入三價(jià)元素硼。2、在半導(dǎo)體中有幾種載流子？半導(dǎo)體的導(dǎo)電方式與金屬的導(dǎo)電方式有什么不同？答：在半導(dǎo)體中有兩種載流子，電子和空穴。而金屬導(dǎo)體中只有自由電子參與導(dǎo)電。3、如何理解電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合？電子空穴對(duì)的產(chǎn)生與復(fù)合是由于自由電子的移動(dòng)，空穴并不是真正存在的粒子，電子填充空 穴位置即復(fù)合。電子離開空穴即產(chǎn)生。4、在PN結(jié)中什么是擴(kuò)散電流？什么是漂移電流？答：PN結(jié)

2、兩側(cè)的P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體摻入的雜質(zhì)元素不同，其載流子濃度也不相同。 由于存在載流子濃度的差異，載流子會(huì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，通常把這種運(yùn)動(dòng) 稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，把擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱為擴(kuò)散電流。在內(nèi)電場(chǎng)的作用下，N區(qū)的少數(shù)載流子空穴會(huì)向 P區(qū)做定向運(yùn)動(dòng)，同樣 P區(qū)的少數(shù)載流子自由電子會(huì)向N區(qū)做定向運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)，由漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。5、說明擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、漂移運(yùn)動(dòng)對(duì)空間電荷區(qū)耗盡層的影響。答：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)使空間電荷區(qū)變寬、內(nèi)電場(chǎng)加大；內(nèi)電場(chǎng)的產(chǎn)生和加強(qiáng)又阻止了多子的擴(kuò)散，有助于少子的漂移，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，削弱了內(nèi)電場(chǎng)，如此反復(fù)，在P區(qū)和N區(qū)之間，多子的擴(kuò)散和少

3、子的漂移會(huì)形成動(dòng)態(tài)平衡，擴(kuò)散電流等于漂移電流，總電流等于零，空間電荷 區(qū)寬度一定，內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度一定，PN結(jié)呈電中性。6、寫岀PN結(jié)的伏安特性表達(dá)式并繪岀響應(yīng)的曲線。答：PN結(jié)的伏安特性可用下式描述：iD =|sevD/nVT 1反向±-竊區(qū)7、解釋雪崩擊穿、齊納擊穿、熱擊穿形成的原因，并說明熱擊穿與電擊穿的異同。雪崩擊穿：當(dāng)加在 PN結(jié)兩端反向電壓足夠大時(shí)PN結(jié)內(nèi)的自由電子數(shù)量激增導(dǎo)致反向電流迅速增大，導(dǎo)致?lián)舸?。齊納擊穿：在PN結(jié)兩端參加高濃度的雜質(zhì)，在不太高的反向電壓作用下同樣會(huì)使反向電流迅迅增大產(chǎn)生擊穿熱擊穿：加在 PN結(jié)兩端的電壓和流過 PN結(jié)電流的乘積大于 PN結(jié)允許的耗散功率

4、，PN結(jié)會(huì)因?yàn)闊崃可l(fā)不岀去而被燒毀不同：電擊穿可逆，熱擊穿不可逆，需要防止8、PN結(jié)中的勢(shì)壘電容、擴(kuò)散電容是如何形成的？勢(shì)壘電容：是由空間電荷區(qū)產(chǎn)生的，在空間電荷區(qū)中缺少載流子、只有不能移動(dòng)的正、負(fù)離子。 且當(dāng)外加電壓發(fā)生變化，空間電荷區(qū)電荷量發(fā)生變化呈現(xiàn)電容效應(yīng)。擴(kuò)散電容：在PN結(jié)正偏時(shí)，N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散，靠近結(jié)邊緣的濃度大，遠(yuǎn)離結(jié)邊緣的濃度小，產(chǎn) 生電容效應(yīng)。9、為什么PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?？答：PN結(jié)兩端參加正向電壓時(shí)，外場(chǎng)強(qiáng)的方向和內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)的方向相反。在外場(chǎng)強(qiáng)的作用下，空間電荷區(qū)變窄，使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生較大的正向擴(kuò)散電流一般為幾毫安，此時(shí)稱PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。在外場(chǎng)強(qiáng)的作

5、用下,PN結(jié)兩端參加反向電壓時(shí)，外場(chǎng)強(qiáng)的方 向和內(nèi)場(chǎng) 強(qiáng)的方向相同PN結(jié)只存在由少數(shù)載流子形成的10-1410-8A，此時(shí)稱 PN結(jié)處于 截空間電荷區(qū)變寬，阻止了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散電流接近于零， 微小的漂移電流。又稱為反向飽和電流典型值范圍為止?fàn)顟B(tài)。所以PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?0、根據(jù)二極管的伏安特性曲線，解釋二極管在3個(gè)區(qū)段截止區(qū)、導(dǎo)通區(qū)、擊穿區(qū)的工作情況。答：二極管的伏安V-I特性分為3個(gè)區(qū)間：段為正向?qū)▍^(qū)；段為反向截止區(qū)； 段為反向擊穿區(qū)。1 正向特性在二極管正向偏置且電壓比擬小時(shí)，外加電壓缺乏以克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，二極管的電流約等于零，二極管等同于一個(gè)大的電阻；當(dāng)正向電壓大于門坎電壓時(shí)，

6、二極管等同于一個(gè)小的電 阻，因而電流迅速加大，二極管開始導(dǎo)通。2 反向特性在二極管反向偏置時(shí)，在內(nèi)電場(chǎng)和外加電壓的共同作用下，很容易通過空間電荷區(qū)形成反 向飽和電流，此時(shí)，擴(kuò)散電流約為零。由于反向飽和電流是由少數(shù)載流子漂移形成的，它的數(shù) 值一般比擬小。3 擊穿特性當(dāng)二極管處于反向偏置狀態(tài)，且反向電壓大于擊穿電壓Vbr時(shí)，二極管電流迅速增加，這種擊穿稱為反向擊穿。11、簡(jiǎn)述二極管根本電路及其分析方法。答：1 指數(shù)模型:iD =lsevD/VT -12理想模型：當(dāng)外加電壓大于0V時(shí)，二極管導(dǎo)通，電阻為0Q;當(dāng)外加電壓小于 0V時(shí),二極管截止，電阻無窮大。此模型適用于外加電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二極管的管壓降情

7、況。3 恒壓降模型：當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，認(rèn)為管壓降是一個(gè)恒定的值，對(duì)于硅管典型值是0.7V此模型適用于二極管中的電流大于等于1mA的情況。(a)伏瓷特性曲總+%-Q + 氏。CI£二極管理想模型二極管恒壓降模型Vth 硅4折線模型：較真實(shí)地描述了二極管的伏安特性，用理想二極管、一個(gè)門檻電壓為 管約為0.5V)的電池和一個(gè)電阻 rD (約200歐)的串聯(lián)來等效。5小信號(hào)模型：在直流工作電壓的根底上，求出Q點(diǎn)附近的二極管的等效電阻26mV。rd :I D Q叫4電路摸型二極管折線模型(b)電路模型二極管小信號(hào)模型12、二極管的四種簡(jiǎn)化模型時(shí)什么？使用小信號(hào)模型的條件是什么？理想模型、折線模型

8、、恒壓降模型、小信號(hào)模型。使用小信號(hào)模型時(shí)，輸入信號(hào)的幅值一 定要小。13、 分析題圖1-1中各二極管的工作狀態(tài)(導(dǎo)通或截止)，并求岀輸岀電壓，設(shè)二極管是理想的2.5kftnV5V題圖1-1a導(dǎo)通，voi =5v；導(dǎo)通,截止，vo3 = 5 V；D(b)(c)V°3 =1 V；d截止，v°2 =0v；(e)導(dǎo)通，v04 = 6 v；(f)截止,v°6 二 2.5 V；14、分析題圖1-2中各二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通或截止并求出輸出電壓的值。Dc+4k flal4k4k nTIO-(b)題圖1-2a D 左截止，D 右導(dǎo)通，vo1 =2V;(b)D 左導(dǎo)通，D 右截止，

9、V°2=0V;15、電路如題圖1-3 a所示，輸入電壓如題圖 畫岀輸岀電壓的波形。用恒壓降模型，管壓降為1-3b所示，在0 < t < 5ms的時(shí)間周期內(nèi),0.7V。16、仃、電路如題圖1-5所示，當(dāng)vi1、vi2、vi3分別輸入0V或5V電壓時(shí)，求輸岀電壓vo的值,用表格的形式給岀，如題表 1-1所示。利用二極管的理想模型V i1Vi2Vi3V o0 0 00005505050555500550555505555518、穩(wěn)壓二極管是根據(jù)齊納擊穿效應(yīng)制成的二極管，流過其的電流變化很大，但是穩(wěn)壓管兩端電壓 變化卻很小?？记绊氈?1工作在反向擊穿區(qū)；2合理控制穩(wěn)壓管反向工作電流；3穩(wěn)壓管要和負(fù)載并聯(lián)19、發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)換成