电子元器件复习

电子元器件复习
已知题型
一、选择题
1.单晶材料主要特点：①具有各项异性；②优良的均匀性；③新型材料
开发难度大；④价格较高。

2.铁电性陶瓷材料：非氧化物铁电体（碘硫化锑SbSI、溴硫化铋BiSBr、
硫化铁等）；氢键铁氧体（磷酸二氢钾、罗息盐NaKC4H4O6·4H2O、硫酸三干肽等）；双氧化物铁电体（铌镁酸铅等）。

3.重掺杂半导体的应用：改善元件温度特性。

4.压电晶体：石英、铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）；压电陶瓷：钛
酸铅、锆钛酸铅（PZT).---------选择哪个是压电晶体或陶瓷。

二、填空题
1.热释电效应的前提：在直流电场中为各向异性，具有剩余极化强度（晶
体无对称中心，且存在极轴）。

2.32种点群中有10种具有热释电效应
3.红外探测器按工作机理分为光子探测器、热探测器（热释电、热电偶、
热敏电阻器、热电堆、气动探测器）
4.热释电探测器的性能参数：电压响应率Rv、噪声等效功率NEP、比探
测度D*。

5.热释电敏感材料：PbTio3、PZT、LiTaO3、LiNbO3、热释电陶瓷等。

6.最早的避雷电阻器是SiC。

7.硬性添加物主要引起氧缺位；软性添加物电价都高于被置换的阳离子，
形成阳离子缺位。

三、简答题
1.电子材料定义：所谓电子材料，是以发挥其物理性能或物理与物理性
能之间、力学与物理性能之间、化学与物理性能之间相互转换的特性为主而用于电子信息工业的材料。

2.复合材料的乘积效应：指把一种具有X/Y转换功能的材料，与另一种
具有Y/Z转换功能的材料复合后，会产生X/Y×Y/Z=X/Z的功能。

例如：对有机PTC材料，温度（X）升高，材料体积膨胀（Y），而膨胀又影响其中的导电颗粒，使电导下降（Z），即X/Y×Y/Z=X/Z：温度（X）升高，电导率下降(Z)。

3.第二类压电方程：
4.
T-应力，S-应变，D-电位移，E-电场强度，e-压电应力常数矩阵，c E-短路弹性刚度矩阵，εs-夹持介电常数矩阵，e t-e的转置矩阵。

5.压电体的振动模式：a.长度伸缩振动模式，沿压电体长度方向振动，
频率范围15-200kHz；b.弯曲振动模式，频率范围0.5-100kHz；c.厚度切变振动模式，频率范围300-350000kHz；d.面切变振动模式，频率范围100-1000kHz；e.能陷振动模式，频率范围3-30MHz。

6.热力学唯象理论：根据该理论，相变可分为二级相变和一级相变。

在
一级相变中，晶体的熵、体积、极化强度、晶体结构等在相变温度的变化不连续；二级相变中，上述量的变化是连续的，但这些量对温度的微商不连续。

7.压敏电阻器的性能参数：标称电压、漏电流、压敏电阻器的C值、耐
浪涌能力、功率特性、温度特性、固有电容、残压比。

8.压敏电阻器材料分类：ZnO系压敏电阻陶瓷、SiC系和BaTiO3系压敏电
压敏电阻器。

阻陶瓷、SrTiO
3
9.光伏效应：在光线照射下，PN结附近被束缚的价电子吸收光子能量，
受激发产生电子-空穴对，在内电场作用下，空穴移向P区，电子移向N区，使P区带正电，N区带负电，于是在P区和N区之间产生电动势。

这种现象叫做光伏效应。

10.光电式位移传感器的原理：将与测量长度范围相一致的主光栅固定在
运动零件上，短的指示光栅与光敏元件固定在一起，当两块光栅做相对运动时，可以观察到莫尔条文光强的变化，光强由亮变暗，再由暗变亮，即莫尔条文移动了一个距离，则光栅也移动了一个距离，由此可测出运动零件的位移。

11.栅极作用：如果在N型半导体表面吸附氧时，使晶粒的接触界面的势
垒变高、变厚，这时电子不能以隧道效应通过它。

如果在这势垒上吸附还原性气体时，势垒将变低。

这样电子就可以越过势垒或者以类似肖特基势垒效应而过去，所以电流按指数增加。

此势垒高度的变化即为电导率变化的原因。

12.半导体气敏器件的工作原理：①表面电阻控制型气敏器件：N型半导体
气敏器件的表面在空气中吸附氧分子并从半导体表面获得电子而形成
等还原性O2-、O-、O2-等受主型表面能级，结果表面电阻增加，如果H
2气体作为被检测气体与气敏器件表面接触时，这些气体与氧进行如下
反应：
因此，被氧原子捕获的电子重新回到半导体中去，表面电阻下降。

②体电阻控制型气敏器件：很多氧化物半导体由于化学计量比的偏离，尤其是化学反应性强而且容易还原的氧化物半导体，在比较低的温度下与气体接触时晶体中的结构缺陷就发生变化，继之体电阻变化。

③非电阻型半导体气敏器件：金属和半导体接触时形成肖特基势垒，若在金属和半导体接触部分吸附某种气体时半导体能带或金属功函数改变，则器件整流特性就有变化。

13.正、负湿阻特性导电机理：正湿阻特性湿敏陶瓷主要靠若干自由电子
来传导电流，水分子的附着使这类自由电子受到约束，因而电阻增加；
若水分子附着后能释放出更多的自由电子，则属于负湿阻特性湿敏陶瓷，且后者除存在电子电导外，通常还存在离子（H+、OH-）电导，湿度足够高时，离子电导起主要作用。

14.湿度的表示方法：绝对湿度、相对湿度、露点温度。

15.常温NTC的导电机理：常温NTC主要为尖晶石类的含Mn氧化物，其导
电过程主要依靠Mn离子之间价键交换，即：Mn4++Mn3+→Mn3++Mn4+。

16.金属与半导体导电的区别：金属导体是自由电子参加导电，温度升高，
自由电子定向运动遇到的阻力加大，电导率下降。

半导体中由电子、空穴对参与导电，其载流子数目比金属中自由电子数目少得多，电导率较小。

温度升高时，半导体中更多价电子受激发跃迁至导带，产生新的电子、空穴对，增加了载流子数目，但同时晶格散射作用增强，降低了载流子的迁移率，总体来说，随温度升高，半导体电导率先变
大后下降。

17.磁敏传感器按工作效应可分为四大类：霍尔元件、磁阻元件、磁敏晶
体管、磁敏集成电路。

三、论述题
1.压电体、热释电体铁电体、的关系：
具有压电效应的晶体称为压电体，其在结构上无对称中心，存在自发极化。

对于有自发式极化的晶体，当温度变化时自发极化强度也变化，从而在某一方向上产生表面极化电荷，这样的晶体称为热释电晶体，它属于压电体，但相比一般压电体，热释电体还存在极化轴。

具有电滞回线特性的物体称为铁电体，它也有自发极化，有极化轴，属于热释电体，但其内部还存在电畴结构，因而有“回线”特性，这使它区别于一般热释电体。

五、计算题
配料计算（未知）
未知题型
1.分类：①利用物理性能：电：半导体材料、介电材料、超导材料、电
阻材料等
磁：磁记录材料、磁屏蔽材料等
光：光纤维材料、激光器基质材料、光记录材料
等
热：热敏材料、高热导性基片材料等
其他：触点材料、集成电路基片与衬底材料、微
波介质材料等
②利用物理-物理性能转换特性：光电子材料、磁敏材料、压敏
材料、热敏材料等
③利用力学-物理性能转换特性：压电材料、力敏材料等
④利用化学-物理性能转换特性：气敏材料、湿敏材料等
2.复合材料的联结型：指复合结构中各组元在三维空间自身相互联结的
方式。

以“0”表示微粉或小颗粒；以“1”表示纤维或条状；以“2”
表示薄膜或片状；以“3”表示以网络或枝状联通。

如粉体分散于三维连续介质中表示为0-3，晶须分散于三维连续介质中表示为2-3(注意：2-3与3-2 联结型相同，但意义不同，前面是功能相，后面是介质）。

3.a、c畴定义：自发极化方向垂直于晶片主轴的为c畴；平行于晶片平
面内的两晶轴之一的为a畴。

4.压电致动器通过逆压电效应将电能转换为机械能，即压电材料在电场
作用下产生形变；压电传感器通过正压电效应将机械能转换为电信号。

5.电滞回线----画图
图中，P
为饱和极化强度，Pr为剩余极化强度，Ec为矫顽电场。

s
6.型号标识：MY 口口口口口 K 口口口，从右往左起共五部分，1、
最右边三位表示压敏电压，其中前两位为有效数字，，第三位表示有几个0；2、表示电压误差，J±5%，K±10%,L±15%,M±20%；3、瓷片直径，4、型号分类，D-通用型，H-灭弧用，L-防霉用，T-特殊型，G-浪涌抑制型，Z-消噪声或组合型，S-元件保护用压敏电阻器；5、压敏电阻器。

例如：MYT20L431，表示标称电压为430V，电压误差20%，瓷片直径20mm的特殊型压敏电阻器。

7.热敏电阻型号命名方法：M 口口口，从右往左起，第一位表示序
号，第二位表示用途或特征，第三位表示类别（字母Z表示PTC，F表示NTC），第四位为主称（M表示敏感元件）。

8.湿敏元器件分类：按感湿物理量可分为湿敏电阻器、湿敏电容器、湿
敏晶体管；按材料分为金属氧化物半导体陶瓷湿敏电阻器、元素材料湿敏电阻器、化合物湿敏电阻器、高分子湿敏电阻器；
9.按工艺过程分类，湿敏半导体陶瓷分为：涂覆膜型、烧结型、厚膜型。

10.露点温度：当气温降低到一温度时，空气的水汽分压将与同温度下水
的饱和水气压相等，此时空气中的水汽就有可能转化为液相而凝结成露珠，这一温度称为空气的露点温度。

11.湿敏元件的清洗：将湿敏元件加热到合适的高温，使吸附在陶瓷表面
的污物烧掉，恢复其吸附功能。

12.不同材料的霍尔元件的特点：硅霍尔元件的霍尔系数和内部电阻都很
高，灵敏度也大，适于以较小的控制电流获得较高的霍尔电势；温度
稳定性特别好。

锗霍尔元件的霍尔电势和霍尔磁场、控制电流之间具有良好的线性关系。

锑化铟霍尔元件在室温附近随温度变化其霍尔系数变化很大，但在低温时却有良好的性能，灵敏度相当高，磁阻效应也很显著。

砷化铟霍尔元件的温度系数较小，灵敏度特别高，但内阻高，使元件电流值不能太大。

砷化镓霍尔元件霍尔电势温度系数小，使用温度范围宽，霍尔电势线性度可保证在0.1%以下，在极低温度和高磁场情况下，能保持高的电导特性，灵敏度高。

13.霍尔元件的主要参数：额定控制电流、输入电阻、输出电阻、
乘积灵敏度、磁灵敏度、不等位电势和不等位电阻、霍尔电压温度系数β。

14.力敏器件按工作原理和效应可大致分为：压力电阻式，压电式，光电、
磁电式，其它式。

15.点群特点：晶体结构分32种点群，其中21种无对称性，除去432点
群，共20种可能具有压电性。

16.热敏电阻器分类：PTC,NTC,CTR
17.CTR分类：Ag2S-CuS系、V系（VO2）
18.SnO2气敏器件分类：烧结型、薄膜型、厚膜型等。

19.测空燃比的材料：TiO2系半导体
20.应用最广泛的气敏材料：SnO2半导体气敏器件
21.光敏元器件工作原理：光敏元件以光电导效应、光伏效应、光电子发
射效应为工作原理。

22.光电流：光敏元件两端加上一定偏置电压后，在某种光源的特定照度
下产生或增加的电流称光电流。

23.硅光电池使用范围在450～1100nm，硒光电池在可见光谱范围内使用。