模擬電子技術基礎課后答案(完整版)

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 模擬電子技術基礎課后答案(完整版) 第三部分 習題與解答 習題1 客觀檢測題 一、填空題 1、在雜質半導體中，多數(shù)載流子的濃度主要取決于摻入的 雜質濃度 ，而少數(shù)載流子的濃度則與 溫度 有很大關系。 2、當PN 結外加正向電壓時，擴散電流 大于 漂移電流，耗盡層 變窄 。當外加反向電壓時，擴散電流 小于 漂移電流，耗盡層 變寬 。 3、在N 型半導體中，電子為多數(shù)載流子， 空穴 為少數(shù)載流子。 二判斷題 1、由于P 型半導體中含有大量空穴載流子，N 型半導體中含有大量電子載流子，所以P 型半導體帶正電，N 型半導體帶負電。（ ） 2、在N 型半導體中，摻入

2、高濃度三價元素雜質，可以改為P 型半導體。（ ） 3、擴散電流是由半導體的雜質濃度引起的，即雜質濃度大，擴散電流大；雜質濃度小，擴散電流小。（ ） 4、本征激發(fā)過程中，當激發(fā)與復合處于動態(tài)平衡時，兩種作用相互抵消，激發(fā)與復合中止。（ ） 5、PN 結在無光照無外加電壓時，結電流為零。（ ） 6、溫度升高時，PN 結的反向飽和電流將減小。（ ） 7、PN 結加正向電壓時，空間電荷區(qū)將變寬。（ ） 三簡答題 1、PN 結的伏安特性有何特點？ 答：根據(jù)統(tǒng)計物理理論分析，PN 結的伏安特性可用式)1e (I I T V V s D -?=表示。 式中，I D 為流過PN 結的電流；I s 為PN 結的

3、反向飽和電流，是一個與環(huán)境溫度和材料等有關的參數(shù)，單位與I 的單位一致；V 為外加電壓； V T =kT/q ，為溫度的電壓當量（其單位 與V 的單位一致），其中玻爾茲曼常數(shù)k .J /K -=?2313810，電子電量 )(C 1060217731.1q 19庫倫-?=，則)V (2 .11594T V T =，在常溫（T=300K ）下，V T =25.875mV=26mV 。當外加正向電壓，即V 為正值，且V 比V T 大幾倍時，1e T V V ，于是T V V s e I I ?=，這時正向 電流將隨著正向電壓的增加按指數(shù)規(guī)律增大，PN 結為正向導通狀態(tài).外加反向電壓，即V 為負值，

4、且|V|比V T 大幾倍時，1e T V V ，于是s I I -，這時PN 結只流過很小的反向飽和電流，且數(shù)值上基本不隨外加電壓而變，PN 結呈反向截止狀態(tài)。PN 結的伏安特性也可用特性曲線表示，如圖1.1.1所示.從式(1.1.1)伏安特性方程的分析和圖1.1.1特性曲線（實線部分）可見：PN 結真有單向導電性和非線性的伏安特性。 2、什么是PN 結的反向擊穿？PN 結的反向擊穿有哪幾種類型？各有何特點？ 答：“PN結的反向擊穿特性：當加在“PN結上的反向偏壓超過其設計的擊穿電壓后，PN 結發(fā)生擊穿。 PN 結的擊穿主要有兩類，齊納擊穿和雪崩擊穿。齊納擊穿主要發(fā)生在兩側雜質濃度都較高的PN

5、 結，一般反向擊穿電壓小于4Eg/q （E g PN 結量子阱禁帶能量，用電子伏特衡量，Eg/q 指PN 結量子阱外加電壓值，單位為伏特）的PN 的擊穿模式就是齊納擊穿，擊穿機理就是強電場把共價鍵中的電子拉出來參與導電，使的少子濃度增加，反向電流上升。 雪崩擊穿主要發(fā)生在“PN結一側或兩側的雜質濃度較低“PN結，一般反向擊穿電壓高于6 Eg/q 的“PN結的擊穿模式為雪崩擊穿。擊穿機理就是強電場使載流子的運動速度加快，動能增大，撞擊中型原子時把外層電子撞擊出來，繼而產(chǎn)生連鎖反應，導致少數(shù)載流子濃度升高，反向電流劇增。 3、PN 結電容是怎樣形成的？和普通電容相比有什么區(qū)別？ PN 結電容由勢壘

6、電容C b 和擴散電容C d 組成。 圖1.1.1 PN 伏安特性 勢壘電容C b是由空間電荷區(qū)引起的?？臻g電荷區(qū)內有不能移動的正負離子，各具有一定的電量。當外加反向電壓變大時，空間電荷區(qū)變寬，存儲的電荷量增加；當外加反向電壓變小時，空間電荷區(qū)變窄，存儲的電荷量減小，這樣就形成了電容效應?！皦|壘電容大小隨外加電壓改變而變化，是一種非線性電容，而普通電容為線性電容。在實際應用中，常用微變電容作為參數(shù)，變容二極管就是勢壘電容隨外加電壓變化對比顯著的二極管。 擴散電容C d是載流子在擴散過程中 的積累而引起的。PN結加正向電壓時， N區(qū)的電子向P區(qū)擴散，在P區(qū)形成一 定的電子濃度(N p)分布，PN

7、結邊緣處濃 度大，離結遠的地方濃度小，電子濃度 按指數(shù)規(guī)律變化。當正向電壓增加時， 載流子積累增加了Q；反之，則減小， 圖1.3.3 P區(qū)中電子濃度的分布曲線及電荷的積累如圖1.3.3所示。同理，在N區(qū)內空穴濃 度隨外加電壓變化而變化的關系與P區(qū)電子濃度的變化一致。因此，外加電壓增加V時所出現(xiàn)的正負電荷積累變化Q，可用擴散電容C d來模擬。C d也是一種非線性的分布電容。 綜上可知，勢壘電容和擴散電容是同時存在的。PN結正偏時，擴散電容遠大于勢壘電容；PN結反偏時，擴散電容遠小于勢壘電容。勢壘電容和擴散電容的大小都與PN結面積成正比。與普通電容相比，PN結電容是非線性的分布電容，而普通電容為線

8、性電容。 習題2 客觀檢測題 一、填空題 1、半導體二極管當正偏時，勢壘區(qū)變窄，擴散電流大于漂移電流。 2、在常溫下，硅二極管的門限電壓約0.6 V，導通后在較大電流下的正向壓降約0.7 V；鍺二極管的門限電壓約0.1 V，導通后在較大電流下的正向壓降約0.2 V。 3、在常溫下，發(fā)光二極管的正向導通電壓約 1.22V ，高于硅二極管的門限電壓；考慮發(fā)光二極管的發(fā)光亮度和壽命，其工作電流一般操縱在510 mA。 4、利用硅PN結在某種摻雜條件下反向擊穿特性陡直的特點而制成的二極管，稱為普通（穩(wěn) 壓）二極管。請寫出這種管子四種主要參數(shù)，分別是 最大整流電流 、 反向擊穿電壓 、 反向電流 和 極

9、間電容 。 二、判斷題 1、二極管加正向電壓時，其正向電流是由（ a ）。 a. 多數(shù)載流子擴散形成 b. 多數(shù)載流子漂移形成 c. 少數(shù)載流子漂移形成 d. 少數(shù)載流子擴散形成 2、PN 結反向偏置電壓的數(shù)值增大，但小于擊穿電壓，（ c ）。 a. 其反向電流增大 b. 其反向電流減小 c. 其反向電流基本不變 d. 其正向電流增大 3、穩(wěn)壓二極管是利用PN 結的（ d ）。 a. 單向導電性 b. 反偏截止特性 c. 電容特性 d. 反向擊穿特性 4、二極管的反向飽和電流在20時是5A ，溫度每升高10，其反向飽和電流增大一倍， 當溫度為40時，反向飽和電流值為（ c ）。 a. 10A

10、b. 15A c. 20A d. 40A 5、變容二極管在電路中使用時，其PN 結是（ b ）。 a. 正向運用 b. 反向運用 三、問答題 1、溫度對二極管的正向特性影響小，對其反向特性影響大，這是為什么？ 答：正向偏置時，正向電流是多子擴散電流，溫度對多子濃度幾乎沒有影響，因此溫度對二極管的正向特性影響小。但是反向偏置時，反向電流是少子漂移電流，溫度升高少數(shù)載流子數(shù)量將明顯增加，反向電流急劇隨之增加，因此溫度對二極管的反向特性影響大。 2、能否將1.5V 的干電池以正向接法接到二極管兩端？為什么？ 答：根據(jù)二極管電流的方程式 ()qV /KT S I I e =-1 將V=1.5V 代入方

11、程式可得： ()/I e e lg I lg lg e .-=?-?=-+=1215002612150026 20221202215002022143426 故()I .A =?1421810 雖然二極管的內部體電阻、引線電阻及電池內阻都能起限流作用，但過大的電流定會燒壞二極管或是電池發(fā)熱失效，因此應另外添加限流電阻。 3、有A 、B 兩個二極管。它們的反向飽和電流分別為5mA 和A .20，在外加一致的正向電 壓時的電流分別為20mA 和8mA ，你認為哪一個管的性能較好？ 答：B 好，由于B 的單向導電性好；當反向偏置時，反向飽和電流很小，二極管相當于斷路，其反向偏置電阻無窮大。 4、利用

12、硅二極管較陡峭的正向特性，能否實現(xiàn)穩(wěn)壓？若能，則二極管應如何偏置？ 答：能實現(xiàn)穩(wěn)壓，二極管應當正向偏置，硅二極管的正偏導通電壓為0.7V ；因此硅二極管的正向特性，可以實現(xiàn)穩(wěn)壓，其穩(wěn)壓值為0.7V 。 5、什么是齊納擊穿？擊穿后是否意味著PN 結損壞？ 答：齊納擊穿主要發(fā)生在兩側雜質濃度都較高的PN 結，其空間電荷區(qū)較窄，擊穿電壓較低（如5V 以下），一般反向擊穿電壓小于4Eg/q （E g PN 結量子阱禁帶能量，用電子伏特衡量，Eg/q 指PN 結量子阱外加電壓值，單位為伏特）的PN 的擊穿模式就是齊納擊穿，擊穿機理就是強電場把共價鍵中的電子拉出來參與導電，使的少子濃度增加，反向電流上升。

13、 發(fā)生齊納擊穿需要的電場強度很大，只有在雜質濃度特別大的PN 結才能達到。擊穿后并不意味著PN 結損壞，當加在穩(wěn)壓管上的反向電壓降低以后，管子仍舊可以恢復原來的狀態(tài)。但是反向電流和反向電壓的乘積超過PN 結容許的耗散功率時，就可能由電擊穿變?yōu)闊釗舸斐捎谰眯缘钠茐?。電擊穿PN 結未被損壞，但是熱擊穿PN 結將永久損壞。 主觀檢測題 2.1.1試用電流方程式計算室溫下正向電壓為0.26V 和反向電壓為1V 時的二極管電流。（設A I S 10= ） 解：由公式 ()() D D T q V /K T V /V D S S I I e I e =-=-11 由于A I S 10=， V T =0.026V 正向偏置V D =0.26V 時 () ()()()D T V /V ./.D S I I e e e A .A =-=-=-=0260026101101101220264022 當反向偏置D V V =-1時 D S I I A -=-10 2.1.2 寫出題圖2.1.2所示各電路的輸出電壓值，設二極管均為理想二極管。 解：V O12V （二極管正向導通），V O2