模拟电子技术基础课后答案
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模拟电子技术基础习题与解答
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则与温度有很大关系。
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。
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，继而产生连锁反应，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？和普通电容相比有什么区别？
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1.2~2V，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5~10 mA。
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。空间电荷区内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较显著的二极管。
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（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
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，则，在常温（T=300K）下，VT=25.875mV=26mV。当外加正向电压，即V为正值，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，且数值上基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（实线部分）可见：PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。
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2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
客观检测题
一、填空题
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。
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，激发与复合停止。（×）
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，则减小，如图1.3.3所示。同理，在N区内空穴浓度随外加电压变化而变化的关系与P区电子浓度的变化相同。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。
a. 10μA b. 15μA c. 20μA d. 40μA
5、变容二极管在电路中使用时，其PN结是（b）。
a.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、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/q（Eg—PN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。
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.其反向电流基本不变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5μA，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）。
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则与温度有很大关系。
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。
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，继而产生连锁反应，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？和普通电容相比有什么区别？
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1.2~2V，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5~10 mA。
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。空间电荷区内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较显著的二极管。
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（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
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，则，在常温（T=300K）下，VT=25.875mV=26mV。当外加正向电压，即V为正值，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，且数值上基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（实线部分）可见：PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。
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2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
客观检测题
一、填空题
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。
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，激发与复合停止。（×）
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，则减小，如图1.3.3所示。同理，在N区内空穴浓度随外加电压变化而变化的关系与P区电子浓度的变化相同。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。
a. 10μA b. 15μA c. 20μA d. 40μA
5、变容二极管在电路中使用时，其PN结是（b）。
a.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、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/q（Eg—PN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。
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.其反向电流基本不变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5μA，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）。