半导体器件习题及参考答案
模拟电子技术基础习题及答案
第一章 半导体器件1-1 当T=300K 时，锗和硅二极管的反向饱和电流I S 分别为1A μ和pA 。
如将此两个二极管串联起来，有1μA 的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？ 解：二极管正偏时，TD U U S eI I ≈ ， ST D I I lnU U ≈ 对于硅管：mV 6.179A1mA1ln mV 26U D =μ≈ 对于锗管：mV 8.556pA5.0mA1ln mV 26U D =≈1-2 室温27C 时，某硅二极管的反向饱和电流I S =。
（1）当二极管正偏压为时，二极管的正向电流为多少？（2）当温度升至67C 或降至10C -时，分别计算二极管的反向饱和电流。
此时，如保持（1）中的正向电流不变，则二极管的正偏压应为多少？ 解：（1）mA 2.7e 101.0eI I mA26mA 65012U U S TD =⨯⨯=≈-（2）当温度每上升10℃时，S I 增加1倍，则pA107.72101.02)27(I )10(I pA6.12101.02)27(I )67(I 37.312102710SS 412102767S S -------⨯=⨯⨯=⨯=-=⨯⨯=⨯=T=300k(即27℃)，30026q K mA 26300qKq KT )27(U T ==⨯==即则67℃时，mA7.716pA 107.7mA2.7ln 8.22U ,C 10mA7.655pA6.1mA 2.7ln 5.29U ,C 67mV8.2226330026)10(U mV 5.2934030026)67(U 3D D T T =⨯=-===⨯=-=⨯=-时时1-3 二极管电路如图P1-3（a ）所示，二极管伏安特性如图P1-3（b ）所示。
已知电源电压为6V ，二极管压降为伏。
试求： （1）流过二极管的直流电流；（2）二极管的直流电阻D R 和交流电阻D r 。
解：（1）mA 53100V7.06I D =Ω-=（2）Ω===Ω==49.0mA 53mA 26I mA 26r 2.13mA53V7.0R D D D1-4 当T=300K 时，硅二极管的正向电压为，正向电流为1mA ，试计算正向电压加至时正向电流为多少？ 解：mA26mA 800SmA26mA 700SU U S e II e I 1mA eI I TD ⨯=⨯=≈则 mA 35.1e I TU 100=≈1-5 双极型晶体管可以等效为二只背靠背的二极管，如图P1-5所示。
半导体物理与器件习题
半导体物理与器件习题目录半导体物理与器件习题 (1)一、第一章固体晶格结构 (2)二、第二章量子力学初步 (2)三、第三章固体量子理论初步 (2)四、第四章平衡半导体 (3)五、第五章载流子输运现象 (5)六、第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (5)七、第七章pn结 (6)八、第八章pn结二极管 (6)九、第九章金属半导体和半导体异质结 (7)十、第十章双极晶体管 (7)十一、第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (8)十二、第十二章MOSFET概念的深入 (9)十三、第十三章结型场效应晶体管 (9)一、第一章固体晶格结构1．如图是金刚石结构晶胞，若a 是其晶格常数，则其原子密度是。
2．所有晶体都有的一类缺陷是：原子的热振动，另外晶体中常的缺陷有点缺陷、线缺陷。
3．半导体的电阻率为10-3～109Ωcm。
4．什么是晶体？晶体主要分几类？5．什么是掺杂？常用的掺杂方法有哪些？答：为了改变导电性而向半导体材料中加入杂质的技术称为掺杂。
常用的掺杂方法有扩散和离子注入。
6．什么是替位杂质？什么是填隙杂质？7．什么是晶格？什么是原胞、晶胞？二、第二章量子力学初步1．量子力学的三个基本原理是三个基本原理能量量子化原理、波粒二相性原理、不确定原理。
2．什么是概率密度函数？3．描述原子中的电子的四个量子数是：、、、。
三、第三章固体量子理论初步1．能带的基本概念◼能带（energy band）包括允带和禁带。
◼允带（allowed band）：允许电子能量存在的能量范围。
◼禁带（forbidden band）：不允许电子存在的能量范围。
◼允带又分为空带、满带、导带、价带。
◼空带（empty band）：不被电子占据的允带。
◼满带（filled band）：允带中的能量状态（能级）均被电子占据。
导带：有电子能够参与导电的能带，但半导体材料价电子形成的高能级能带通常称为导带。
价带:由价电子形成的能带，但半导体材料价电子形成的低能级能带通常称为价带。
半导体器件自测题及习题题解
第一章 常用半导体器件 自测题一、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。
1、在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
（ ）2、因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
（ ）3、PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（ ）4、处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
（ ）5、结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RGS 大的特点。
（ ）6、若耗尽型N 沟道MOS 管的UGS 大于零，则其输入电阻会明显变小。
（ ） 解：1、√ 2、× 3、√ 4、× 5、√ 6、×二、选择正确答案填入空内。
1、PN 结加正向电压时，空间电荷区将 。
A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽2、设二极管的端电压为U ，则二极管的电流方程是 。
A. ISeU B.TU U I eS C.)1e(S －TU U I3、稳压管的稳压区是其工作在 。
A. 正向导通B.反向截止C.反向击穿4、当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 。
A. 前者反偏、后者也反偏B. 前者正偏、后者反偏C. 前者正偏、后者也正偏 5、UGS ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有 。
A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 解：1、A 2、C 3、C 4、B 5、A C三、写出如图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD ＝0.7V 。
解：UO1≈1.3V ，UO2＝0，UO3≈－1.3V ，UO4≈2V ，UO5≈1.3V ，UO6≈－2V 。
四、已知稳压管的稳压值U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Zmin ＝5mA 。
求如图所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
解：U O1＝6V ，U O2＝5V 。
五、某晶体管的输出特性曲线如图T1.5所示，其集电极最大耗散功率P CM ＝200mW ，试画出它的过损耗区。
《半导体器件》习题及参考答案
第二章1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm ，求零偏压下的总耗尽层宽度、建电势和最大电场强度。
解：)0(,22≤≤-=x x qax dxd p S εψ)0(,22n S D x x qN dxd ≤≤-=εψ 0),(2)(22≤≤--=-=E x x x x qa dx d x p p Sεψ n n SDx x x x qN dx d x ≤≤-=-=E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝1.07µm x 总=x n +x p =1.87µm⎰⎰=--=-npx x bi V dx x E dx x E V 0516.0)()(m V x qa E p S/1082.4)(252max ⨯-=-=ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。
2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp ＝τn ＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。
解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/scm D L p p p 3103-⨯==τ，cm D L n n n 31045.2-⨯==τnp n pn p S L n qD L p qD J 0+=I S =A*J S =1.0*10-16A 。
＋0.7V 时，I ＝49.3µA ， －0.7V 时，I ＝1.0*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区存贮的少数载流子总量。
设n 型中性区的长度为1μm ，空穴扩散长度为5μm 。
解：P ＋>>n ，正向注入：0)(20202=---pn n n n L p p dx p p d ，得：)sinh()sinh()1(/00pnn pn kTqV n n n L x W L x W e p p p ---=- ⎰⨯=-=nnW x n n A dx p p qA Q 20010289.5)(4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm ，计算此时击穿电压。
(完整版)常用半导体元件习题及答案
第5章常用半导体元件习题5.1晶体二极管一、填空题：1．半导体材料的导电能力介于和之间，二极管是将封装起来，并分别引出和两个极。
2．二极管按半导体材料可分为和，按内部结构可分为＿和，按用途分类有、、四种。
3．二极管有、、、四种状态，PN 结具有性，即。
4．用万用表（R×1K档）测量二极管正向电阻时，指针偏转角度，测量反向电阻时，指针偏转角度。
5．使用二极管时，主要考虑的参数为和二极管的反向击穿是指。
6．二极管按PN结的结构特点可分为是型和型。
7．硅二极管的正向压降约为 V，锗二极管的正向压降约为 V；硅二极管的死区电压约为 V，锗二极管的死区电压约为 V。
8．当加到二极管上反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象称为现象。
9．利用万用表测量二极管PN结的电阻值，可以大致判别二极管的、和PN结的材料。
二、选择题：1. 硅管和锗管正常工作时，两端的电压几乎恒定，分别分为( )。
A.0.2-0.3V 0.6-0.7VB. 0.2-0.7V0.3-0.6VC.0.6-0.7V 0.2-0.3VD. 0.1-0.2V0.6-0.7V的大小为( )。
2.判断右面两图中，UABA. 0.6V 0.3VB. 0.3V 0.6VC. 0.3V 0.3VD. 0.6V 0.6V3.用万用表检测小功率二极管的好坏时，应将万用表欧姆档拨到（）Ω档。
A.1×10B. 1×1000C. 1×102或1×103D. 1×1054. 如果二极管的正反向电阻都很大，说明 ( ) 。
A. 内部短路B. 内部断路C. 正常D. 无法确定5. 当硅二极管加0.3V正向电压时，该二极管相当于( ) 。
A. 很小电阻B. 很大电阻C.短路D. 开路6．二极管的正极电位是-20V，负极电位是-10V，则该二极管处于（）。
A．反偏 B．正偏 C．不变D. 断路7．当环境温度升高时，二极管的反向电流将（）A．增大 B．减小 C．不变D. 不确定8．PN结的P区接电源负极，N区接电源正极，称为（）偏置接法。
半导体器件物理习题答案
1、简要的回答并说明理由：①p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边、还是p型一边的掺杂浓度？②p+-n结的势垒宽度与温度的关系怎样？③p+-n结的势垒宽度与外加电压的关系怎样？④Schottky势垒的宽度与半导体掺杂浓度和温度分别有关吗？【解答】①p+-n结是单边突变结，其势垒厚度主要是在n型半导体一边，所以p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边的掺杂浓度；而与p型一边的掺杂浓度关系不大。
因为势垒区中的空间电荷主要是电离杂质中心所提供的电荷（耗尽层近似），则掺杂浓度越大，空间电荷的密度就越大，所以势垒厚度就越薄。
②因为在掺杂浓度一定时，势垒宽度与势垒高度成正比，而势垒高度随着温度的升高是降低的，所以p+-n结的势垒宽度将随着温度的升高而减薄；当温度升高到本征激发起作用时，p-n结即不复存在，则势垒高度和势垒宽度就都将变为0。
③外加正向电压时，势垒区中的电场减弱，则势垒高度降低，相应地势垒宽度也减薄；外加反向电压时，势垒区中的电场增强，则势垒高度升高，相应地势垒宽度也增大。
④Schottky势垒区主要是在半导体一边，所以其势垒宽度与半导体掺杂浓度和温度都有关（掺杂浓度越大，势垒宽度越小；温度越高，势垒宽度也越小）。
2、简要的回答并说明理由：①p-n结的势垒高度与掺杂浓度的关系怎样？②p-n结的势垒高度与温度的关系怎样？③p-n结的势垒高度与外加电压的关系怎样？【解答】①因为平衡时p-n结势垒（内建电场区）是起着阻挡多数载流子往对方扩散的作用，势垒高度就反映了这种阻挡作用的强弱，即势垒高度表征着内建电场的大小；当掺杂浓度提高时，多数载流子浓度增大，则往对方扩散的作用增强，从而为了达到平衡，就需要更强的内建电场、即需要更高的势垒，所以势垒高度随着掺杂浓度的提高而升高（从Fermi 能级的概念出发也可说明这种关系：因为平衡时p-n结的势垒高度等于两边半导体的Fermi 能级的差，当掺杂浓度提高时，则Fermi能级更加靠近能带极值[n型半导体的更靠近导带底，p型半导体的更靠近价带顶]，使得两边Fermi能级的差变得更大，所以势垒高度增大）。
半导体复习题(带答案)
半导体物理复习题一、选择题1.硅晶体结构是金刚石结构，每个晶胞中含原子个数为（D）P1A.1B.2C.4D.82．关于本征半导体，下列说法中错误的是（C）P65A.本征半导体的费米能级E F=E i基本位于禁带中线处B.本征半导体不含有任何杂质和缺陷C.本征半导体的费米能级与温度无关，只决定于材料本身D.本征半导体的电中性条件是qn0=qp03．非平衡载流子的复合率定义为单位时间单位体积净复合消失的电子-空穴对数。
下面表达式中不等于复合率的是（D）P130A. B. C. D.4．下面pn结中不属于突变结的是（D）P158、159A.合金结B.高表面浓度的浅扩散p+n结C.高表面浓度的浅扩散n+p结D.低表面浓度的深扩散结5.关于pn结，下列说法中不正确的是（C）P158、160A.pn结是结型半导体器件的心脏。
B.pn结空间电荷区中的内建电场起着阻碍电子和空穴继续扩散的作用。
C.平衡时，pn结空间电荷区中正电荷区和负电荷区的宽度一定相等。
6.对于小注入下的N型半导体材料，下列说法中不正确的是（B）P128A. B. C. D.7.关于空穴，下列说法不正确的是（C）P15A.空穴带正电荷B．空穴具有正的有效质量C．空穴同电子一样都是物质世界中的实物粒子D．半导体中电子空穴共同参与导电8.关于公式，下列说法正确的是（D）P66、67A.此公式仅适用于本征半导体材料B.此公式仅适用于杂质半导体材料C.此公式不仅适用于本征半导体材料，也适用于杂质半导体材料D.对于非简并条件下的所有半导体材料，此公式都适用9.对于突变结中势垒区宽度，下面说法中错误的是（C）P177A.p+n结中B.n+p结中C.与势垒区上总电压成正比D.与势垒区上总电压的平方根成正比10.关于有效质量，下面说法错误的是（D）P13、14A.有效质量概括了半导体内部势场的作用B.原子中内层电子的有效质量大，外层电子的有效质量小C.有效质量可正可负D.电子有效质量就是电子的惯性质量。
第8章功率半导体器件习题答案
第8章功率半导体器件习题答案第1部分：填空题1.针对电力二极管的特性，完成下列题目：1）将正向电流I F开始明显增加所对应的二极管两端的电压定义为门槛电压。
2）与正向电流I F对应的二极管两端的电压定义为正向电压降。
3）承受反向电压时，只有微小而数值恒定的电流流过，该电流定义为反向漏电流。
4）承受很高反向电压而出现击穿时所对应的二极管两端的电压，定义为反向击穿电压。
5）从承受正向电压开始，到二极管完全导通所需要的时间定义为正向恢复时间。
6）在关断时，须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态，这段时间定义为反向恢复时间。
7）二极管在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。
2.针对晶闸管的特性，完成下列题目1）晶闸管的关断时间由两段时间组成，分别是：反向阻断恢复时间和正向阻断恢复时间。
2）将指定的管壳温度和散热条件下，晶闸管允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值定义为通态平均电流，用I T(AV)表示。
I T(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量，该电流对应的有效值为 1.57倍I T(AV)。
3）使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流，用I H表示。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为擎住电流，用I L表示。
对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的2～4倍。
4）在门极断路且结温为额定值时，将允许重复加在器件上的正向峰值电压定义为断态重复峰值电压，用U DRM表示；将允许重复加在器件上的反向峰值电压定义为反向重复峰值电压，用U RRM表示。
通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小（该空选项：较大或较小）的标值作为该器件的额定电压。
选用时，应考虑安全裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍。
5）断态电压临界上升率d u/d t是指：在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。
常用半导体器件复习题
第1章常用半导体器件一、判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题1分）1．在N型半导体中，如果掺入足够量的三价元素，可将其改型成为P型半导体。
（）2．在N型半导体中，由于多数载流子是自由电子，所以N型半导体带负电。
（）3．本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。
（）4．PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（）5．使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏，且集电结也是正偏。
（）6．晶体三极管的β值，在任何电路中都是越大越好。
( )7．模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。
( )8．稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。
( )9．发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。
( )10．光电二极管外加合适的正向电压时，可以正常发光。
( )一、判断题答案：（每题1分）1．√；2．×；3．√；4．√；5．×；6．×；7．√；8．×；9．×；10．×。
二、填空题（每题1分）1．N型半导体中的多数载流子是电子，P型半导体中的多数载流子是。
2．由于浓度不同而产生的电荷运动称为。
3．晶体二极管的核心部件是一个，它具有单向导电性。
4．二极管的单向导电性表现为：外加正向电压时，外加反向电压时截止。
5．三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结偏置。
6．场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是：场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b，源极S对应晶体三极管，漏极D对应晶体三极管的集电极c。
7．PN结加正向电压时，空间电荷区将。
8．稳压二极管正常工作时，在稳压管两端加上一定的电压，并且在其电路中串联一支限流电阻，在一定电流范围内表现出稳压特性，且能保证其正常可靠地工作。
9．晶体三极管三个电极的电流IE 、IB、IC的关系为：。
10．发光二极管的发光颜色决定于所用的，目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。
二、填空题答案：（每题1分）1．空穴2．扩散运动3．PN结4．导通5．反向6．发射机e7．变薄8．反向9．IE ＝IB＋IC10．材料三、单项选择题（将正确的答案题号及内容一起填入横线上，每题1分）1．在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入三价元素可形成P型半导体。
第6章半导体器件复习练习题
第6章半导体器件复习练习题一、填空题1．本征半导体中价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，留下一个空位称为空穴，它们分别带负电和正电，称为载流子。
2．在本征半导体中掺微量的五价元素，就称为N型半导体，其多数载流子是自由电子，少数载流子是空穴，它主要依靠多数载流子导电。
3．在本征半导体中掺微量的三价元素，就称为P型半导体，其多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，它主要依靠多数载流子导电。
4．PN结加正向电压时，有较大的电流通过，其电阻较小，加反向电压时处于截止状态，这就是PN结的单向导电性。
5．在半导体二极管中，与P区相连的电极称为正极或阳极，与N区相连的电极称为负极或阴极。
6．晶体管工作在截止区的条件是：发射结反向偏置，集电结反向偏置。
7．晶体管工作在放大区的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。
8．晶体管工作在饱和区的条件是：发射结正向偏置，集电结正向偏置。
9．三极管I B、I C、I E之间的关系式是（I E＝I B＋I C），•I C/I B的比值叫直流电流放大系数，△I C/△I B的比值叫交流电流放大系数。
10．在电子技术中三极管的主要作用是：具有电流放大作用和开关作用。
11．若给三极管发射结施加反向电压，可使三极管处于可靠的截止状态。
12．已知某PNP型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为-9V 、-6V和-6.2V，则三个电极分别为集电极、发射极和基极。
13．已知某NPN型三极管处于放大状态，测得其三个电极的电位分别为9V 、6V和6.2V，则三个电极分别为集电极、发射极和基极。
14．N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
15．P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。
16．给半导体PN结加正向电压时，电源的正极应接半导体的 P 区，电源的负极通过电阻接半导体的 N 区。
17．给半导体PN结加反向电压时，电源的正极应接半导体的 N 区，电源的负极通过电阻接半导体的 P 区。
半导体器件基础习题答案(完美版)
gv ( E )[1 f ( E )]
f (E)
1 1 e
( E E F ) / kT
e ( E EF ) / kT , E EF 3kT
gc (E) f (E)
* * mn 2mn ( E Ec ) ( E EF ) / kT e 2 3 * * mn 2mn 2 3
半导体器件习题答案
A:clear； ％specification of basic parameters kT=0.0259; ni=1.0e10; NB=logspace(13,18); EFiD=kT.*log(NB./ni); EFiA=-EFiD; %plot out Fermi level positioning
p ea k , hole
2 3
1 1 1 ( Ev E )1/ 2 E peak,hole Ev kT 1/ 2 2( Ev E ) kT 2
2.16 与浓度相关的问题 (a) Q: 均匀掺杂N A 1015 / cm3 的 p 型硅片，在温度 T 0K 时，平衡状态的空穴和电子 浓度是多少？ A: 由于 T 趋于 0 K，因此 n->0，p->0 nN 和 (b) Q: 掺入杂质浓度为 N 的半导体 N ni 且所有的杂质全部被电离， 请判断杂质是施主还是受主？说明理由 A: 杂质是施主，因为 对于施主 n N D , p ni2 / N D 度是多少？ A: 硅片在 300K 的温度下的本征载流子浓度为 ni 1010 / cm 3 n 105 / cm3 假设非简并，则 p ni2 / n 1015 / cm3 结果显示确实为非简并 (d) Q: 在温度 T=300K，样品硅的费米能级位于本征费米能级之上 0.259eV 处，空穴和电子 的浓度是多少？ A: 硅片在 300K 的温度下的本征载流子浓度为
电工电子技术 第5章习题 半导体器件
）的
b
5-13 随着正向电流的增大,普通二极管的直流电阻和交流
电阻( d ).
a) 二 者 都 增 大
b) 前 者 增 大 , 后 者 减 小
c) 前者减小, 后者增大 d) 二者都减小
5-14 用万用表的R*10和R*100档测量同一个二极管的正向
电阻,两次测量的值分别是R1和R2, 则二者相比,( c )。
判断VD2的状态
(3) 根据上述判断可以画出等效电路:
VD1
VD2
I E1 8V
R
E2 16V
UO
等效电路
则流过电阻Ｒ（Ｒ＝３kΩ ）
的电流和所求的电压为：
Ｉ ＝ (E1+E2 ) /R
＝ (8+16)V /3kΩ ＝ 8mA
UＯ＝ - E1 ＝ - 8V
例5-3 图示电路中，VD1和VD2均为理想二极管，直流电压
A VD1 B
VD2
R1
R2
ui
U1 U2
uo
C
U1>U2， ui<U2 时的等效电路
VD1和VD2均做短路处理 后的等效电路如图所示。 由图可知：
uo=ui
例5-４
在图示电路中，Ｅ＝5V、ui=10sinωt(V)、
VD为理想二极管，试画出输出电压uo的波形。
R
VD
ui
E
uo
5V
解: 在ui和5V电源共同作用下，在哪个时间区段 上VD正向导通，在哪个时间区段上VD反向截止。 画出等效电路，最后在等效电路中求出uo的波形。
UDRM U2 2 172 V ID 0.5Io 1 A
可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，
第1章课后习题参考答案
第一章半导体器件基础1．试求图所示电路的输出电压Uo，忽略二极管的正向压降和正向电阻。
解：（a）图分析：1）若D1导通，忽略D1的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=1V，U D2=1-4=-3V。
即D1导通，D2截止。
2）若D2导通，忽略D2的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=4V，在这种情况下，D1两端电压为U D1=4-1=3V，远超过二极管的导通电压，D1将因电流过大而烧毁，所以正常情况下，不因出现这种情况。
；综上分析，正确的答案是U O= 1V。
（b）图分析：1.由于输出端开路，所以D1、D2均受反向电压而截止，等效电路如图所示，所以U O=U I=10V。
2．图所示电路中，E<uI。
二极管为理想元件，试确定电路的电压传输特性(uo-uI曲线)。
解：由于E<u I，所以D1截止、D2导通，因此有u O=u I –E。
其电压传输特性如图所示。
E uiu o3．选择正确的答案填空在图所示电路中，电阻R为6Ω，二极管视为理想元件。
当普通指针式万用表置于R×1Ω挡时，用黑表笔(通常带正电)接A点，红表笔(通常带负电)接B点，则万用表的指示值为( a )。
Ω，Ω，Ω，Ω,Ω。
解：由于A端接电源的正极，B端接电源的负极，所以两只二极管都截止，相当于断开，等效电路如图，正确答案是18Ω。
4．在图所示电路中，uI =10sinωt V，E = 5V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压uo的波形。
解：（a）图当u I＜E时，D截止，u O=E=5V；当u I≥E时，D导通，u O=u Iu O波形如图所示。
u Iωt5V10Vuoωt5V10V~（b）图当u I＜-E=-5V时,D1导通D2截止，uo=E=5V；当-E＜u I＜E时，D1导通D2截止，uo=E=5V；当u I≥E=5V时，uo=u I所以输出电压u o的波形与（a）图波形相同。
《半导体器件》习题与参考答案
第二章1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm ，求零偏压下的总耗尽层宽度、建电势和最大电场强度。
解：)0(,22≤≤-=x x qax dxd p S εψ)0(,22n SD x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22≤≤--=-=E x x x x qa dx d x p p Sεψ n n SDx x x x qN dx d x ≤≤-=-=E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝1.07µm x 总=x n +x p =1.87µm⎰⎰=--=-npx x bi V dx x E dx x E V 0516.0)()(m V x qa E p S/1082.4)(252max ⨯-=-=ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。
2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp ＝τn ＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。
解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/scm D L p p p 3103-⨯==τ，cm D L n n n 31045.2-⨯==τnp n pn p S L n qD L p qD J 0+=I S =A*J S =1.0*10-16A 。
＋0.7V 时，I ＝49.3µA ， －0.7V 时，I ＝1.0*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区存贮的少数载流子总量。
设n 型中性区的长度为1μm ，空穴扩散长度为5μm 。
解：P ＋>>n ，正向注入：0)(20202=---pn n n n L p p dx p p d ，得：)sinh()sinh()1(/00pnn pn kTqV n n n L x W L xW e p p p ---=- ⎰⨯=-=nnW x n n A dx p p qA Q 20010289.5)(4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm ，计算此时击穿电压。
第1章半导体器件习题及答案教材
第1章 半导体器件一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错) 1、P 型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。
（ ） 2、N 型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。
（ ） 3、在N 型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P 型半导体。
（ ） 4、P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。
（ ）5、N 型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。
（ ）6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。
（ ）7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。
（ ）8、施主杂质成为离子后是正离子。
（ ）9、受主杂质成为离子后是负离子。
（ ）10、PN 结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。
（ ） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。
（ ）12、由于PN 结交界面两边存在电位差，所以，当把PN 结两端短路时就有电流流过。
（ ） 13、PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（ ）14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。
（ ） 15、通常的BJT 管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。
（ ） 16、有人测得某晶体管的U BE =0.7V ，I B =20μA ，因此推算出r be =U BE /I B =0.7V/20μA=35kΩ。
（ ） 17、有人测得晶体管在U BE =0.6V ，I B =5μA ，因此认为在此工作点上的r be 大约为26mV/I B =5.2kΩ。
（ ）18、有人测得当U BE =0.6V ，I B =10μA 。
考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到0.6060()100BE be B U r k I ∆-===Ω∆- （ ）二、选择题(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中_________ 载流子。
半导体物理与器件第四版课后习题答案
半导体物理与器件第四版课后习题答案第一章半导体材料基础知识1.1 小题一根据题目描述，当n=5时，半导体材料的载流子浓度为’n=2.5×1015cm(-3)’，求势垒能为多少？解答：根据势垒能公式E_g = E_c - E_v其中E_g为势垒能，E_c为导带底，E_v为价带顶。
根据载流子浓度和温度的关系n = 2 * （2 * pi * m_e * k * T / h^2）^(3/2) * e^(-E_g / (2 * k * T))其中m_e为载流子质量，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。
可以得到E_g = -2 * k * T * ln(n / (2 * （2 * pi * m_e * k * T / h^2）^(3/2)))代入已知条件，计算得到势垒能为E_g = -2 * 1.38 * 10^(-23) * 300 * ln(2.5 * 10^15 / (2 * （2 * pi * 9.1 * 10^(-31) * 1.38 * 10^ (-23) * 300 / (6.63 * 10^(-34))^2）^(3/2)))1.1 小题二根据题目描述，当势垒能E_g=1.21eV时，求温度为多少时，载流子浓度为’n=5.0×1015cm(-3)’？解答：按照1.1 小题一的公式，可以求出温度TT = E_g / (2 * k * ln(n / (2 * （2 * pi * m_e * k * T / h^2）^(3/2))))将已知数据代入公式，计算得到温度T = 1.21 / (2 * 1.38 * 10^(-23) * ln(5 * 10^15/ (2 * （2 * pi * 9.1 * 10^(-31) * 1.38 * 10^(-2 3) * T / (6.63 * 10^(-34))^2）^(3/2))))第二章半导体材料与器件基本特性2.1 小题一根据题目描述，当Si掺杂浓度[N_b]为5×10^15 cm(-3)和[P_e]为2×1017 cm^(-3)，求Si中的载流子浓度和导电类型。
《电工与电子技术基础》第4章半导体器件习题解答
第4章半导体器件习题解答习题4.1计算题4.1图所示电路的电位U Y 。
（1）U A =U B =0时。
（2）U A =E ，U B =0时。
（3）U A =U B =E 时。
解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。
假设图中二极管为理想二极管，可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。
当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。
本题解答如下：（1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0；（2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝Ω+Ω⋅Ωk k E k 919＝109E ；（3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝Ω+Ω×⋅Ω×k k E k 19292＝1918E 。
4.2在题4.2图所示电路中，设VD 为理想二极管，已知输入电压u I 的波形。
试画出输出电压u O 的波形图。
题4.1图题4.2图解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。
首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电第4章半导体器件习题解答阻为无穷大，相当于断路，因此u o ＝5V，即是说，只要判断出D导通与否，就可以判断出输出电压的波形。
要判断D 是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低，从而得知是否导通。
模拟电子技术课程习题 第一章 常用半导体器件
第一章 常用半导体器件1.1 在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个电极的电位如图1.1所示，该晶体管的类型是[ ]A.NPN 型硅管B.PNP 型硅管 C.NPN 型锗管 图D. PNP 型锗管 1.3V b1.2 某三极管各个电极的对地电位如图1-2所示，可判断其工作状态是[ ]A. 饱和B. 放大C. 截止 图1.2D. 已损坏1.3 在如图1.3所示电路中，当电源V=5V 时，测得I=1mA 。
若把电源电压调整到V=10V ，则电流的大小将是 [ ]A.I=2mAB.I<2mAC.I>2mAD.不能确定图1.31.4 在如图1-7所示电路中电源V=5V 不变。
当温度为20O C 时测得二极管的电压U D =0.7V 。
当温度上生到为40O C 时,则U D 的大小将是[ ]A.仍等于0.7VB.大于0.7VC. 小于0.7VD.不能确定图1.41.5 在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 [ ]A.温度B.掺杂工艺C.杂质浓度D.晶体缺陷1.6 对于同一个晶体管而言，反向电流最小的是 [ ]A.I CBOB.I CESC.I CERD.I CEO1.7二极管的主要特性是 [ ]A.放大特性B.恒温特性C.单向导电特性D.恒流特性1.8 温度升高时，晶体管的反向饱和电流ICBO将[ ]A.增大B.减少C.不变D.不能确定1.9 下列选项中，不属三极管的参数是[ ]A.电流放大系数βB.最大整流电流IFC.集电极最大允许电流ICM D.集电极最大允许耗散功率PCM1.10 温度升高时，三极管的β值将A.增大B.减少C.不变D.不能确定1.11 在N型半导体中，多数载流子是[ ]A. 电子B. 空穴C.离子D. 杂质1.12 下面哪一种情况二极管的单向导电性好[ ]A.正向电阻小反向电阻大B. 正向电阻大反向电阻小C.正向电阻反向电阻都小D. 正向电阻反向电阻都大1.13 在如图1.13所示电路中，设二极管的正向压降可以忽略不计，反向饱和电流为0.1 mA, 反向击穿电压为25V且击穿后基本不随电流而变化，这时电路中的电流I等于[ ]A. 0.1 mAB. 2.5mAC. 5mAD. 15 mA图 1.131.14 在P型半导体中，多数载流子是[ ]A. 电子B. 空穴C.离子D. 杂质1.15 下列对场效应管的描述中，不正确的是[ ]A 场效应管具有输入电阻高，热稳定性好等优点；B 场效应管的两种主要类型是MOSFET和JFET；C 场效应管工作时多子、少子均参与导电；D 场效应管可以构成共源、共栅、共漏这几种基本类型的放大器。
现代半导体器件习题答案
2
xyz 中检测到粒子的概率正比于 r , t xyz 。
2
1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图 1.3 所示，从能带的观点来看，半导体和 绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所 以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小， 只有 1~2eV，室温下已经有一定数量的电子从价 带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的 导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在 一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有 良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解： 本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。 由此产生的载流子称为本征载 流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等， n0 p0 ni 。对于某一确定 的半导体材料，其本征载流子浓度为 ni n0 p0 NC NV e
10 5 cm 3
1.6 有两块单晶硅样品，它们分别掺有 10 cm 的硼和磷，试计算 300K 时这两块样品的电 阻率，并说明为什么 N 型硅的导电性比同等掺杂的 P 型硅好。 解 ： 查 P.22 图 1.4.2 可 得 空 穴 迁 移 率
3
p 400 cm 2 V s ， 电 子 迁 移 率
n 1200 cm 2 V s
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第二章1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为μm，求零偏压下的总耗尽层宽度、内建电势和最大电场强度。
解：)0(,22≤≤-=x x qax dxd p S εψ)0(,22n SD x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22≤≤--=-=E x x x x qa dx d x p p Sεψ n n SDx x x x qN dx d x ≤≤-=-=E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝µm x 总=x n +x p =µm⎰⎰=--=-npx x bi V dx x E dx x E V 0516.0)()(m V x qa E p S/1082.4)(252max ⨯-=-=ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。
2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp＝τn＝10－6s ，器件的面积为×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±时的正向和反向电流。
解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/scm D L p p p 3103-⨯==τ，cm D L n n n 31045.2-⨯==τnp n pn p S L n qD L p qD J 0+=I S =A*J S =*10-16A 。
＋时，I ＝µA ， －时，I ＝*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区内存贮的少数载流子总量。
设n 型中性区的长度为1μm，空穴扩散长度为5μm。
解：P ＋>>n ，正向注入：0)(2202=---pn n n n L p p dx p p d ，得： )sinh()sinh()1(/00pnn pn kTqV n n n L x W L xW e p p p ---=- ⎰⨯=-=nnW x n n A dx p p qA Q 20010289.5)(4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm，计算此时击穿电压。
解：m V N E B g c /1025.3)1.1E )q(101.14814321S7⨯=⨯=（εV qN E V BCS B 35022==εm qN V x BBS mB με5.212==n 区减少到5µm 时，V V x W x V B mBmB B9.143])(1[22/=--＝ 第三章1 一个p +-n-p 晶体管，其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别是5×1018，1016，1015cm －3，基区宽度W B 为μm，器件截面积为3mm 2。
当发射区－基区结上的正向偏压为，集电区－基区结上反向偏压为5V 时，计算(a)中性基区宽度，(b)发射区－基区结的少数载流子浓度，(c)基区内的少数载流子电荷。
解：（a ）热平衡下，内建电势2ln iDA bi n N N q kT V =EB 结，V bi ＝；m V V N N N N q x eb bi BB E ES neb με217.0)()(2=-+=CB 结，V bi ＝；m V V N N N N q x cb bi BB E CS ncb με261.0)()(2=-+=W ＝W B －x neb －x ncb ＝µm（b ）312/01073.4)0(-⨯==cm e p p kT qV n n BE（c ）C qAWp Q n B 131093.52)0(-⨯==2 推导基区杂质浓度为l x B B e N x N /)0()(-=时的基区内建电场公式及基区少子浓度分布表达式。
解：不妨设为NPN 晶体管，由于基区中杂质存在浓度梯度，其多数载流子（空穴）的分布也存在浓度梯度，它使空穴作扩散运动，这一运动的产生破坏了基区中的电中性，为维持电中性，基区中就产生一电场来阻止基区中空穴的扩散运动。
电场的大小是恰好使电场产生的空穴漂移流与因杂质浓度梯度所引起的扩散流相抵消，这一电场就称为缓变基区内建电场。
考虑基区中自建电场对电流的贡献，热平衡时，净空穴电流为零。
即0)()()(00=-=dxx dp qD x x p q J B pBB B pB pB εμ 由此求得εB 为 dxx dp x p D x B B pBpBB )()(1)(00⋅=με平衡时基区中的空穴浓度P B0等于基区的杂质浓度N B ，于是上式写为dx x dN x N q kT x B B B )()(1)(=ε，代入lx B B e N x N /)0()(-= 则有lq kT B 1⋅-=ε 考虑电子电流密度：dxx dn qD x x n q J B nBB B nB nB )()()(+⋅⋅=εμ 将εB （x ）代入上式，可得 ))()()()((dxx dn dx x dN x N x n qD J B B B B nB nB +⋅= 若忽略基区中空穴的复合，即J nB 为常数，我们可以用N B （x ）乘上式两端，并从x 到W B 积分，得⎰⎰=BBW xB B W xB nBnB dx dxx n x N d dx x N qD J ))()(()(近似认为在x=W B 处，n B =0，有⎰-=B W xB B nB nBB dx x N x N qD J x n )()()( 积分之得到 {}]/)(ex p[1)(l x W l qD J x n B nBnBB ----= 若忽略发射极电子电流在发射结势垒区中的复合，即用J nE 代替上式中的J nB ，有{}]/)(ex p[1)(l x W l qD x n B nBnEB ----= 3 一个硅n +－p-n 晶体管的发射区和集电区两侧的掺杂是突变的。
其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别为1019，3×1016，5×1015cm －3，(a)求集电区－基区电压的上限，在该电压下，发射结偏置电压已不再能控制集电极电流，设基区宽度为μm。
(b)若截止频率主要受少子穿过基区的渡越时间限制，求在零偏压下共基极和共发射级的电流截止频率（晶体管的发射效率为，基区传输因子为）。
解：（a ）热平衡下，V n N N q T k V iBC B biCB 707.0ln 2==当B bc bi BB E CS p W V V N N N N q x =-+=)()(2ε时穿通，可得：V V V PT BC 5.39==（b ）s D W nB 1121068.32-⨯==τ而f T 主要受B τ限制，GHz f BT 32.421==πτ9010=-=T T γαγαβ，MHz ff T 1.480==ββ，GHz f f T 38.4)1(0=+=βα4 一个开关晶体管，基区宽度为μm，扩散系数为10cm 2/s ，基区内的少数载流子寿命为10－7s ，晶体管加偏压V CC ＝5V ，负载电阻为10KΩ，若在基极上加2μA 的脉冲电流，持续时间为1μs，求基区的存贮电荷和存贮延迟时间。
解：不妨设为N ＋PN 管，)1()(/n t n B B e I t Q ττ--=在t 1时刻达到饱和，相应集电极电流为mA R V V I CCECC CS 5.0=-=s D W nB 1021025.12-⨯==τC I Q B CS S 141025.6-⨯==τs Q t SnB n S 71016.1ln-⨯==τ 存储电荷为C e I s Q n t n B B 13/102)1()1(--⨯=-=ττμ5. 一理想的PNP 晶体管，其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别为1019、1017、5×1015cm-3，而少数载流子的寿命分别为10-8、10-7和10-6s ，假设器件有效横截面积A 为0.05mm 2，且射基结上正向偏压为，请求出晶体管的共基极电流增益。
晶体管的其他参数为：D E =1cm 2/s ， Dp=10cm 2/s ， D C =2cm 2/s ， W ＝μm 。
解：0γααT =6. 欲设计一双极型硅晶体管，其截止频率f T 为5GHz ，请问中性基区宽度W 需为多少假设Dp 为10cm 2/s ，并可忽略发射极和集电极延迟。
解：PNP 管，f T 忽略E τ和C τ，主要受B τ限制，GHz f BT 521==πτpB D W 22=τ=*10-11s 则：B p D W τ2==*10-5cm=μm第四章1、求势垒高度为的Au －Si 肖特基二极管的空穴电流和电子电流的比值。
硅为n 型，电阻率为1Ωcm，寿命τp＝100μs，μp＝400cm 2/(Vs)。
解：电阻率为1Ωcm ，查n －Si 的电阻率和浓度的关系图可得N D ＝×1015cm －3。
s cm qkTD p p /4.102==μ，m D L p p p μτ2.32==，空穴电流密度为Dp i p p N L n qD J 20=＝×10－12A/cm 2,电子电流密度为kTq S Bn eT A J φ-=2*＝×10－7A/cm 2，其中A *＝110A/K 2cm 2。
401062.5-⨯=Sp J J2、一个欧姆接触的面积为10－5cm 2，比接触电阻为10－6Ωcm 2，这个欧姆接触是在一个n 型硅上形成的。
若N D ＝5×1019cm －3，ФBn＝，电子有效质量为0.26m 0,求有1A 正向电流通过时，欧姆接触上的电压降。
解：比接触电阻为10－6Ωcm 2， N D ＝5×1019cm －3，是高掺杂，因此隧道电流起主要支配作用，))(2exp(DBn S n N V m AK I η--=φε，1)])(2exp(2[--=DBn S n DS n C N m K N m ηηφεερ，其中K 是常数。
由此得到)2exp(21V N m N A m I DS n DS n Cηηεερ-=，计算得，V ＝。
由此在流过1A 的大电流下欧姆接触结上电压降才为。
3. 当T=300K 时，考虑以金作接触的n 沟GaAs MESFET ，假设势垒高度为，n 沟道浓度为2×1015cm -3，沟道厚度为μm ，计算夹断电压和内建电势。
（GaAs 介电常数为） 解： 夹断电压为：4.1210854.82)106.0(102106.121424151902⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---GaAs D P a qN V εε＝ n －GaAs 材料的导带有效态密度为×1017 cm -3， 故V N N q kTV DC n 142.0)ln(==， 内建电势为：V V V n Bn bi 748.0=-=φ因此，阈值电压也可以求得：0223.0>=-=V V V V p bi T ，因此是增强型的。