第1章 半导体器件 习题解答
电子技术第1章课后答案
第1章半导体存器件1。
1 在如图1.4所示的各个电路中，已知直流电压V，电阻kΩ,二极管的正向压降为0.7V,求U o。
图1.4 习题1.1的图分析U o的值与二极管的工作状态有关,所以必须先判断二极管是导通还是截止。
若二极管两端电压为正向偏置则导通，可将其等效为一个0.7Ｖ的恒压源；若二极管两端电压为反向偏置则截止，则可将其视为开路。
解对图1。
4（a）所示电路,由于V，二极管VD承受正向电压，处于导通状态，故:（V）对图1.4（b）所示电路，由于V,二极管VD承受反向电压截止，故：（V）对图1.4（c）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压导通，故：（V）1.2 在如图1.5所示的各个电路中，已知输入电压V，二极管的正向压降可忽略不计,试分别画出各电路的输入电压u i和输出电压u o的波形.分析在u i和5V电源作用下，分析出在哪个时间段内二极管正向导通，哪个时间段内二极管反向截止。
在忽略正向压降的情况下，正向导通时可视为短路，截止时可视为开路,由此可画出各电路的输入、输出电压的波形。
图1。
5 习题1.2的图解对图1。
5（a）所示电路,输出电压u o为:u i≥5V时二极管VD承受正向电压导通,U D=0，u o=5V；u i〈5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o=u i。
输入电压u i和输出电压u o的波形如图1.6（a）所示。
图1。
6 习题1.2解答用图对图1。
5（b）所示电路,输出电压u o为:u i≥5V时二极管VD承受正向电压导通,U D=0,u o= u i；u i〈5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流,u R=0,u o=5V。
输入电压u i和输出电压u o的波形如图1。
6（b）所示。
对图1。
5（c）所示电路,输出电压u o为：u i≥5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o= u i；u i〈5V时二极管VD承受正向电压导通，U D=0,u o=5V。
半导体物理习题答案(1-3章)
第1章 半导体中的电子状态1. 设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量()c E k 和价带极大值附近能量()v E k 分别为2222100()()3c h k k h k E k m m -=+，22221003()6v h k h k E k m m =-0m 为电子惯性质量，112k a =， 0.314a =nm 。
试求：1) 禁带宽度；2) 导带底电子有效质量； 3) 价带顶电子有效质量；4) 价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
解：1) 禁带宽度g E ，根据22100()2()202c dE k h k k h k dk m m -=+=，可求出对应导带能量极小值min E 的k 值：m i n 134k k =， 由题目中()c E k 式可得：min 12min 3104()4c k k k h E E k k m ====； 根据20()60v dE k h k dk m =-=，可以看出，对应价带能量极大值max E 的k 值为：k max = 0；可得max 221max 00()6v k k h k E E k m ====，所以2221min max 2001248g h k h E E E m m a=-== 2) 导带底电子有效质量m n由于2222200022833c d E h h h dk m m m =+=，所以202238nc m h md E dk== 3) 价带顶电子有效质量vn m由于22206v d E h dk m =-，所以20226v nv m h m d E dk ==- 4) 准动量的改变量min max 133()48hh k h k k hk a∆=-==2. 晶格常数为0.25 nm 的一维晶格，当外加102V/m 、107V/m 的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
解：设电场强度为E ，电子受到的力f 为dkf hqE dt==（E 取绝对值），可得h dt dk qE =， 所以12012ta h h t dt dk qE qE a===⎰⎰，代入数据得： 34619106.62108.310()1.6102(2.510)t s E E----⨯⨯==⨯⨯⨯⨯⨯ 当E = 102V/m 时，88.310t s -=⨯；当E = 107V/m 时，138.310t s -=⨯。
电子技术基础课后答案 庄丽娟
1-6 电路如图所示，确定二极管是正偏还是反偏，并估算 UA~UD的值。（二极管为理想二极管）
图a:VD1 正向 偏置，UA= 6.67V ,UB= 6.67V ;
图b:VD2 反向 偏置，UC= 0V ,UD= 10V 。
10V
10V
第一章 半导体器件
习题解答
1-1 PN结单向导电性的具体含义是什么？正偏导通，反偏截止
1-2 稳压二极管与普通二极管有什么区别？
普通二极管具有单向导电性，正偏导通，反偏 截止，且反向电压过大后会击穿；
稳压二极管正偏时与普通二极管相同，反偏时 有一稳定的工作电压。 1-3 怎样用万用表判断二极管、晶体管的极性与好坏？
饱和：发射结、集电结均正偏； iC由外电路决定，与iB无关
截止：发射结反偏或零偏，集电结反偏； iB=0，iC≈0
1-5 填空题 1）在半导体中，参与导电的不仅有 自由电子 ，而且还 有 空穴 ，这是半导体区别导体导电的重要特征。N型半导 体主要靠 自由电子 导电，P型半导体主要靠 空穴 导电。
2）在常温下，硅二极管的死区电压约为 0.5 V，导通后在 较大电流下的正向压降约为 0.7 V；锗二极管的死区电压 约为0.1 V，导通后在较大电流下的正向压降约为0.3 V。
将万用表的选择开关置于电阻档，选择适宜的阻值量程（如：R×1K） 二极管：将万用表的红、黑表头分别接二极管的两端。 若两次测量结果都大（断路）或者都很小（短路），则表 示二极管已经损坏。
若两次测量结果一大一小，则测量结果很小时，黑表笔所 接端为二极管的正极 晶体管：见书P11~12页
1-4 晶体管在放大、饱和和截止三种工作状态下的电压偏 置特征和电流关系是什么？ 放大：发射结正偏，集电结反偏； iC≈βiB
半导体器件(附答案)
第一章、半导体器件（附答案）一、选择题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. B. C.3．稳压管的稳压是其工作在 ________A. 正向导通B. 反向截止C. 反向击穿区4．V U GS 0=时，能够工作在恒流区的场效应管有 ________A. 结型场效应管B. 增强型 MOS 管C. 耗尽型 MOS 管5．对PN 结增加反向电压时，参与导电的是 ________A. 多数载流子B. 少数载流子C. 既有多数载流子又有少数载流子6．当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____A. 增加B. 减少C. 不变7．用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻，两次测量结果 ______A. 相同B. 第一次测量植比第二次大C. 第一次测量植比第二次小8．面接触型二极管适用于 ____A. 高频检波电路B. 工频整流电路9．下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是： ____A. 2CZ11B. 2CP10C. 2CW1110．当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。
若其他参数不变，当温度上升到40℃，则D U 的大小将 ____A. 等于B. 大于C. 小于11．当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来，可组成的稳压值有 _____A. 两种B. 三种C. 四种12．在图中，稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ，且工作在稳压状态，由此可知输出电压O U 为 _____A. 6VB. 7VC. 0VD. 1V13．将一只稳压管和一只普通二极管串联后，可得到的稳压值是（ ）A. 两种B. 三种C. 四种14．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 __（1）__，而少数载流子的浓度与 __（2）__有很大关系。
电力电子习题第1章
第一章 电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。
门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。
导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。
其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。
1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。
对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为()mA IV2105001003=⨯=因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。
可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。
对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=⨯=≈U Ud（Ｖ）平均电流9.91099===R U d VAR I (A) 波形系数57.1≈=VARVfI I K所以， ＩＶ＝K f 。
ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，所以，电流指标合理。
但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U URm Fm(V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。
半导体课后习题答案1-8
6.625 × 10 −34 h 1 h = = (h / F )dk = F 2a 2aqE 2 × 0.25 × 10 −9 × 1.6 × 10 −19 × 10 7
=8.28 × 10-13s
第二章 2．以 As 掺入 Ge 中为例，说明什么是施主杂质，施主杂质电离过程和 n 型半导 体。 答：在 Ge 中掺入 As 时，某个 As 原子占据了 Ge 原子的位置。As 原子有 五个价电子，其中四个与周围四个 Ge 原子形成共价键，还剩一个价电子。 同时 As 原子所在处也多余一个正电荷。所以 As 原子代替 Ge 原子以后，其 效果是形成一个正电中心和一个多余的价电子。 但是这个正点中心对多余的 价电子的束缚很弱， 只需要很小的能量就可以成为导电电子在晶格中自由运 动。这个价电子挣脱束缚的过程叫作施主杂质电离过程，As 在这个过程中 释放一个价电子，被称为施主杂质。该半导体在加上电场时主要依靠施主释 放的电子导电，被称为 n 型半导体。 4．以 Si 在 GeAs 中的行为为例，说明Ⅳ族杂质在Ⅲ-Ⅴ族化合物中可能出现的双 性行为。 答：Si 原子比 Ge 多一个价电子，比 As 少一个价电子。实验表明，当 Si 掺入 GeAs 中时，Si 原子既能取代 Ge 原子表现为施主杂质，又能取代 As 原子表现为受主杂质。Si 的这种性质称为双性行为。 7 ． 锑 化 铟 的 禁 带 宽 度 Eg=0.18eV ， 相 对 介 电 常 数 εr=17 ， 电 子 有 效 质 量 mn*=0.015m0，m0 为电子的惯性质量，求(1)施主杂质电离能；(2)施主的弱束 缚电子基态轨道半径。 解：(1)施主杂质电离能
椭球的体积为 V=4 π abc/3=
3．当 E-EF 为 1.5k0T，4 k0T ，10 k0T 时，分别用费米分布函数和波耳兹曼分 布函数计算电子占据该能级的概率。
第1章半导体器件习题及答案
第1章 半导体器件一、是非题 (注:请在每小题后[ ]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。
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。
u oE u i3．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 )。
a.l8Ω，b.9Ω，c.3Ω，d.2Ω,e.0Ω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 I u O 波形如图所示。
（b ）图当u I ＜-E=-5V 时,D 1导通D 2截止，uo=E=5V ； 当-E ＜u I ＜E 时，D 1导通D 2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。
江苏大学电子电工习题册第一章半导体器件参考答案
第一章半导体器件 学院 班级 姓名 学号1． 杂质半导体有哪两种基本类型载流子分别是什么各载流子主要与哪些因素有关解：N 型和P 型杂质半导体。
N 型杂质半导体的多数载流子是自由电子，其数量主要取决于掺杂浓度，少数载流子是空穴，其数量主要取决于环境温度；P 型杂质半导体的多数载流子是空穴，其数量主要取决于掺杂浓度，少数载流子是自由电子，其数量主要取决于环境温度。
2．在图示各电路中，E ＝3V ，u i ＝6sin ωt V ，二极管为理想二极管，试画出各电路输出电压u 0的波形。
）（a ） （b ）图（a ）：在0～ωt 1期间，D 阳极电位低于阴极，D 截止，所以u o =E ；在ωt 1～ωt 2期间，D 阳极电位高于阴极电位，D 导通，u o = u i ；图（b ）：在0～ωt 1期间，D 阳极电位高于于阴极，D 导通，此时u o = E ；在ωt 1～ωt 2期间，D 阴极电位高于阳极，D 截止，此时u o ＝u i 。
由此分析可见，两电路的输出波形相同。
3．电路如图所示，已知输入10sin i u t V ω=，二极管均为理想二极管。
试求输出电压0u ，并画出其波形。
解：在0～ωt 1：－5＜u i ＜3，D1、D2截止，u o = u i ；在ωt 1～ωt 2： u i ＞3，D1导通、D2截止，u o =3V ；。
在ωt 2～ωt 3：－5＜u i ＜3，D1、D2截止，u o = u i ；在ωt 3～ωt 4： u i ＜－5，D1截止、D2导通，u o = -5V ；4．两个三极管在电路中处于放大状态，测得三个管脚的直流电位分别如图 (a)、(b)所示，试判别三个管脚的名称、三极管是硅管还是锗管，是NPN 型还是PNP 型管。
解：在放大状态下：NPN 管：V C ＞V B ＞V E ；PNP 锗管：V C ＜V B ＜V E 。
硅管：V B －V E ＝～；锗管：V E －V B ＝～。
模电第1章 半导体器件练习2016(有答案)
二极管和三极管练习题1、N型半导体中的多数载流子是( A )，而P型半导体中的多数载流子是( B)。
A.自由电子B.空穴C.正离子D. 负离子2、要得到P型半导体，可在本征半导体硅或锗中掺入少量的( A )，要得到N型半导体，则需要掺入少量的( C )。
A.三价元素B.四价元素C.五价元素D.六价元素3、杂质半导体中多数载流子浓度( B )。
A.只与温度有关B.取决于掺杂浓度，几乎与温度无关C.与温度无关D.与掺杂浓度和温度都无关4、PN结正偏是指( B )。
区电位高于P区区电位高于N区C.与外加电压无关区和N区电位相等5、在常温下，硅二极管的开启电压约为( C )V。
A.0.1 、当温度升高时，二极管伏安特性曲线的正向部分( C )，反向特性曲线( B )。
A.上移B.下移C.左移D.右移7、理想二极管模型相当于( A )。
A.一个理想开关B.一个恒压源C.一个动态电阻D.一条斜线8、理想二极管构成的电路如图所示，则（C ）。
A．V截止U0＝－10VB．V截止U0＝－3VC．V导通U0＝－10VD．V导通U0＝－6V9、由理想二极管构成的电路如图所示，电压U AB=( B )。
A. -3VB. -12VC. 0VD. - 15V10、理想二极管构成的电路如图，则( D )。
截止U0=-4V导通U0=+4V截止U0=+8V导通U0=+12V11、图示电路中，D1、D2为理想二极管，则ao两端的电压为（C）。
A．－3VB．0VC．1VD．4V12、图示电路，二极管VD1，VD2为理想元件，则U AB 为（C）伏。
A．－12VB．15VC．0VD．3V13、如图所示电路中的二极管性能均为理想，电路中的电压U AB=（C）。
14、二极管电路如图所示。
输入电压只有0V或5V两个取值。
利用二极管理想模型分析，在v I1和v I2电压的不同组合情况下，输出电压v O的值是（A）。
的b列的c列的a列的d列15、图示电路中，二极管导通时压降为，若U A=0V,U B=3V,则U O为（ B ）。
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。
最新第1章 半导体器件习题及答案
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。
集成电路版图设计习题答案第一章半导体器件理论基础
集成电路版图设计习题答案第1章半导体器件理论基础【习题答案】1．如何理解本征半导体和掺杂半导体材料的导电机理。
答：本征半导体就是一块没有杂质和缺陷的半导体，其晶格结构是完美的，在其内部除了硅原子外没有其它任何原子，因此是纯净的。
在绝对零度附近，本征半导体的共价键是完整的、饱和的，无本征激发，自然没有电子和空穴；当温度升高时，本征激发过程产生了电子和空穴，这些本征载流子的浓度虽然很低，但仍然可以导电。
在杂质半导体材料中，由于掺入杂质的数量远大于硅的本征载流子浓度，因此这些半导体材料的导电性不是由本征激发产生的载流子决定，而是受控于材料中所掺入的杂质（包括杂质的数量和类型）。
在半导体中可以掺入各种各样的杂质，但为了更好的控制半导体材料的导电性，通常掺入元素周期表中的III、V族元素。
杂质半导体的导电能力通常高于本征半导体。
2．如何理解空穴的导电机理。
答：空穴的导电作用如下图所示。
在下图中，位置（1）有一个空穴，它附近的价键上的电子就可以过来填补这个空位，例如从位置(2)跑一个价键电子到位置(1)去，但在位置（2）却留下了一个空位，相当于空穴从位置(1)移动到位置(2)去了。
同样，如果从位置(3)又跑一个电子到位置(2)去，空穴就又从位置(2)跑到位置(3)，……。
如果用虚线箭头代表空穴移动的方向，实线箭头代表价键电子移动的方向，就可以看出，空穴的移动可以等效于价键电子在相反方向的移动。
图空穴的导电作用3．简述PN结的结构与导电特性。
答：在一块半导体材料中，如果一部分是N型区，另一部分是P型区，那么在N型区和P型区的交界面处就形成了PN结（简称为结）。
当P型区和N型区相接触时，一些空穴就从P型区扩散到N型区中。
同样，一些电子也从N型中扩散到P型区中。
扩散的结果是在N型区和P型区的交界面处的两侧形成了带正、负电荷的区域，称为空间电荷区。
在空间电荷区内由于存在正负离子将形成电场，这个电场称为自建电场，电场的方向从N型区指向P型区。
第1章半导体器件习题答案
习题1-1 （1）什么是P 型半导体？什么是N 型半导体？（2）什么是PN 结？其主要特性是什么？（3）如何使用万用表欧姆档判别二极管的好坏与极性？（4）为什么二极管的反向电流与外加反向电压基本无关，而当环境温度升高时会明显增大？ （5）把一节1.5V 的电池直接到二极管的两端，会发生什么情况？判别二极管的工作状态 解：（1） 在本征半导体内掺入受主杂质，得到P 型半导体；在本征半导体内掺入施主杂质，得到N 型半导体。
（2） 将P 型半导体与N 型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN 结。
PN 结具有单向导电性。
（3） 用欧姆档，测两次电阻（正反测），看电阻有无很大的出入，若有则说明是好的。
当测得电阻很大的时候，对应的红表笔对应的是阴极。
（4） 由于二极管的反向电流是由少子漂移产生的，浓度很低，反向电流很容易达到饱和，不随外加电压变化，或说变化很小。
当温度升高时，本征激发增加，少子赠短，反向饱和电流增大。
（5） 不能，普通二极管是不能的，一般导通电压为0.7V ，加到1.5V 说明二极管导通了，此时二极管相当于导线，二极管将由于电流过大烧坏，但是二极管有很多分类，有的发光二极管却可以这样接。
1-2 二极管电路如题1-2图所示，D 1、D 2为理想二极管，判断图中的二极管是导通还是截止，并求AO 两端的电压U AO 。
题1-2图解：（a ）假设D 1截止电位V U D 6-=+，V U D 12-=-（由于假设D 1截止，电阻电流=0），V U U U D D D 6=-=-+，则假设不成立，D 1导通，因此V U AO 6-=。
（ｂ）假设D 1截止电位V U D 15-=+，V U D 12-=-（由于假设D 1截止，电阻电流=0），(a)3K 6VD 112VAO(c)O12V D 2D 13K Ω6VA(c)3K 15VD 112VAO(d)O12VD 2D 13K Ω6VAV U U U D D D 3-=-=-+，则假设成立，D 1截止，由于电阻电流=0，因此V U AO 12-=。
半导体物理第1章习题答案
第一章1. ① 导带：E c (K )=ℏ2k 23m 0+ℏ2(k−k 1)2m 0两边对k 求导，得到dE c (K )dk=2ℏ2k 3m 0+2ℏ2(k−k 1)m 0由dE c (K )dk=0得：k =34k 1，又d 2E c (K )dk 2=2ℏ23m 0+2ℏ2m 0=8ℏ23m 0>0所以在k =34k 1处，E c (K )取得极小值 价带：dE V (K )dk=−6ℏ2k m 0，由dE V (K )dk=0 得：k =0又d 2E v (K )dk 2=−6ℏ2m 0<0，所以在K=0处，E v (K )取得极大值E g =E c (34k 1)−E v (0)=ℏ2k 1212m 0=(1.054×10−34)2( 3.140.314×10−9)212×9.108×10−31=1.016×10−19J =1.016×10−191.602×10−19=0.63ev②m nc ∗=ℏ2d 2E c (K)dk 2=ℏ28ℏ23m 0=38m 0=38×9.108×10−31=3.4×10−31kg③m nv∗=ℏ2d 2E v (K)dk 2=ℏ2−6ℏ2m 0=−m 06=−16×9.108×10−31=−1.5×10−31kg④准动量的定义：p =ℏkΔp =(ℏk )k=34k 1−(ℏk )k=0=34ℏk 1−0=34ℏk 1=34×1.054×10−34×3.140.314×10−9=7.95×10−25N/s2. 由运动方程F =ℏdk dt，令电场力F =−qE 沿着k 轴的正方向，则−qE =ℏdk dt。
考虑到电子从能带底运动到能带顶对应于波矢从0到πa，因此∫(−qE )dt t=∫ℏπadk ⟹−qEt =ℏπa⟹t =−ℏπqE a当E =102V/m 时 t 1=−ℏπqE a= 1.054×10−34×3.141.6×10−19×102×2.5×10−10=8.27×10−8 s t 2=−ℏπqE a=1.054×10−34×3.141.6×10−19×107×2.5×10−10=8.27×10−13 s3.根据立方对称性可以判断，总共存在12个不同方向的极值点，其回旋共振的实验结果与磁感应强度的方向有关。
第1章习题解答
*（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
第一明章 显变小。（ ）
4 2000
2(mA)
I DL I R I RL IZmax
∴稳压管不能稳压，截止
U02
RL R RL
10V
2 2
10 2
5(V ) 5
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PCM＝200mW，试画出它的过损耗区。
●
PCM iC uCE
第一章常用半导体器件
习题解答
2010年9月
第一章
1
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√ . （ ）
第一章
12
*1.7 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向 导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少 （2）若将它们并联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？
解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V 等四种稳压值。
+ 6V 8V - - 6V 8V + + 6V 8V - + 8V 6V -
第一章__半导体的物质结构和能带结构课后题答案
第一章 半导体的物质结构和能带结构1、参照元素周期表的格式列出可直接构成或作为化合物组元构成半导体的各主要元素，并按共价键由强到弱的顺序写出两种元素半导体和八种化合物半导体，并熟记之。
共价键由强到弱的两种元素半导体，例如：Si ，Ge共价键由强到弱的八种化合物半导体：例如：SiC ，BN ，AlN ，GaN ，GaAs ，ZnS ，CdS ，HgS2、何谓同质异晶型？举出4种有同质异晶型的半导体，并列举其至少两种异晶型体的名称和双原子层的堆垛顺序。
答：化学组成完全相同的不同晶体结构称为同质异晶型。
1． SiC ，其多种同质异型体中，3C-SiC 为立方结构的闪锌矿型晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而2H-SiC 为六方结构的纤锌矿型晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；4H-SiC 为立方与六方相混合的晶格结构，其碳硅双原子层的堆垛顺序为ABACABAC ⋅⋅⋅2． GaN ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Ga-N 双原子层的堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Ga-N 双原子层的堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；3． ZnS ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Zn-S 双原子层堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Zn-S 双原子层堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；4． ZnSe ，有闪锌矿结构和纤锌矿结构两种同质异型体，闪锌矿结构的Zn-Se 双原子层堆垛顺序为ABCABC ⋅⋅⋅；而纤锌矿结构的Zn-Se 双原子层堆垛顺序为ABAB ⋅⋅⋅；3、室温下自由电子的热速度大约是105m/s ，试求其德布洛意波长。
解：该自由电子的动量为：s m kg v m p /1011.9101011.9265310⋅⨯=⨯⨯==--由德布洛意关系，可知其德布洛意波长nm p h k 27.71027.71011.910625.6192634=⨯=⨯⨯===---λ4、对波矢为k 的作一维运动的电子，试证明其速度dk k dE )(1 =υ解：能量E 和动量P 波频率ν和波矢k 之间的关系分别是：ων ==h E ； P = k根据能量和动量的经典关系：20021,v m E v m P ==由以上两个公式可得：0222m kE =对这个结论求导可得：02)(m kdk k dE η=，进一步得：dk k dE m k )(10ηη= 根据动量的关系：v m k P 0==η可得：=v dkk dE m k)(10ηη=5、对导带底电子，试证明其平均速度和受到外力f 作用时的加速度可分别表示为*/n m k =υ 和 */nm f a = 解：将E （k ）在k=0出按泰勒级数展开取至k 2项，得到....)(21)()0()(20220+++===k dkEd k dk dE E k E k k 因为，k=0时能量取极小值，所以0)(0==k dk dE ，因而2022)(21)0()(k dkEd E k E k ==-令*02221)(1nk m dk E d == 代入上式得*222)0()(nm k E k E =- 根据量子力学概念，波包中心的运动速度为dkd v ω=式中，k 为对应的波矢。
半导体物理习题答案
第一章半导体中的电子状态例1.证明:对于能带中的电子，K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。
即：v(k)= －v(－k)，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。
解：K状态电子的速度为：（1）同理，－K状态电子的速度则为：（2）从一维情况容易看出：（3）同理有：（4）（5）将式（3）（4）（5）代入式（2）后得：（6）利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即：E(k)=E(－k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。
例2.已知一维晶体的电子能带可写成：式中，a为晶格常数。
试求：（1）能带的宽度；（2）能带底部和顶部电子的有效质量。
解：（1）由E(k)关系（1）（2）令得：当时，代入（2）得：对应E(k)的极小值。
当时，代入（2）得：对应E(k)的极大值。
根据上述结果，求得和即可求得能带宽度。
故：能带宽度（3）能带底部和顶部电子的有效质量：习题与思考题：1 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。
2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。
3 试指出空穴的主要特征。
4 简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。
5 某一维晶体的电子能带为其中E0=3eV，晶格常数a=5×10-11m。
求：（1）能带宽度；（2）能带底和能带顶的有效质量。
6原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？7晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？8描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性？9 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？10有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1章自测题、习题解答自测题1一、选择题1. 在半导体材料中，本征半导体的自由电子浓度 空穴浓度。
A. 大于B. 小于C. 等于2. PN 结在外加正向电压时，其载流子的运动中，扩散 漂移。
A. 大于B. 小于C. 等于3. N 型半导体的多数载流子是电子，因此它 。
A . 带负电荷 B. 带正电荷 C . 呈中性4. 处于放大状态的晶体管，集电结的载流子运动形式 运动。
A . 只有漂移B .只有扩散 C.兼有漂移和扩散 5. 当环境温度增加时，稳压二极管的正向电压将 。
A.增大 B. 减小 C.不变解：1、C 2、A 3、C 4、A 5、B二、判断题1．PN 结加上反向电压时电流很小，是因为空间电荷减少了。
（ ）2．当共射晶体管的集电极电流几乎不随集—射电压的变化而改变时，则称晶体管工作在饱和状态。
（ ）3．P 型半导体中空穴占多数，因此它带正电荷。
（ ） 4．晶体管有电流放大作用，因此它具有能量放大作用。
（ ）5. 二极管正向偏置时，PN 结的电流主要是多数载流子的扩散运动。
（ ）6. 结型场效应管的漏源电压u DS 大于夹断电压U P 后，漏极电流i D 将为零。
（ ） 解：1、× 2、× 3、× 4、× 5、√ 6、×三、二极管电路如图T1－3所示，写出各电路的输出电压值。
设u D =0.7V 。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)图T1－3解：(a) 二极管截止，故u o1 =0V（b）二极管导通，故u o2 =5－0.7=4.3V(c) 二极管导通，故u o3 =3＋0.7=3.7V(d) 二极管截止，故u o4=5V(e) 二极管导通，故u o5 =0.7－3=－2.3V(f) 二极管截止，故u o6 =－3V四、稳压二极管电路如图T1－4所示，已知D Z1、D Z2的稳定电压分别为U Z1=5V，U Z2 =8V，试求输出电压U O1，U O2。
(a) (b)图T1－4解：（a）u o1 =15－U Z1－U Z2＝2V（b）D Z2两端的电压小于其反向击穿电压8V，故D Z2截止，u o2 =0V五、电路如图T1－5所示，设U CC =10V，β=100，U BE =0.7V，U CES=0V试问：1. R B =100KΩ，U BB =3V时，I C =？解：30.723100BB BEBBU UI ARμ--===10023 2.3C BI I mAβ==⨯=2. U BB =2V时，U O =5V时，R B =？U i+O1-U i+O2-解： 10515CC O C C U U I mA R --===110100CB I I A μβ=== 20.71300.01BB BE B B U U R k I --===W习题11。
1 电路如图P1－1所示，设电路中的二极管为理想二极管，试求各电路中的输出电压U AB 。
解：（a ） D 1截止，D 2导通，故u AB =6V （b ） D 1导通，D 2截止，故u AB = -10V1．2电路如图P 1－2所示，设二极管正向导通电压为0V ，反向电阻为无穷大，输入电压为u i =10sin ωt V ，E =5V ，试分别画出输出电压u O 的波形。
(a) (b)图P1－2O O解：（a ）当5i u V >时，二极管导通，5o u V =；当5i u V <时，二极管截止，o i u u = （b ）当5i u V >时，二极管截止，o i u u =；当5i u V <时，二极管导通，5o u V =1．3 选择填空⑴.硅材料的N 型半导体中加入的杂质是 元素，锗材料的P 型半导体中加入的杂质是 元素。
A. 三价B. 四价C. 五价⑵．PN 结正向偏置时，空间电荷区将 。
A. 变宽 B. 变窄 C. 不变⑶．场效应管的夹断电压U P =-10V ，则此场效应管为 。
A. 耗尽层 B. 增强型 C 结型⑷．某晶体管的发射结电压大于零，集电结也电压大于零，则它工作在 状态。
A. 放大 B. 截止 C. 饱和⑸. N 沟道结型场效应管的导电载流子是 。
A. 电子 B. 空穴 C. 电子和空穴 ⑹. 场效应管是一种 控制型器件。
A. 电流 B. 电压 C. 光电⑺. N 沟道结型场效应管放大时，栅源之间的PN 结 。
A. 应正偏，B. 应反偏，C. 应零偏。
⑻. 对于结型场效应管，当|U GS|>|U P|，那么管子将工作在区。
A. 可变电阻 B 恒流 C. 夹断 D. 击穿解：（1）C A （2）B （3）A（4）C （5）A （6）B （7）B （8）C1．4 两只硅稳压二极管的正向电压均为0.5伏，稳定电压分别为U Z1 =6V，U Z2 =8V，若与一电阻串联后接入直流电源中，当考虑稳压管正负极性的不同组合时，可获得哪几种较稳定的电压值。
解：两个稳压管组合可以有14V, 6.5V, 8.5V, 1V四种输出电压1．5图P1－5所示为半导体二极管正向伏安特性的近似曲线，试画出由恒压源U，电阻r d 和理想二极管D组成的该二极管正向工作的电路模型，并写出U及r d的表达式。
解：等效电路图如下：D on D Dr D =(uD-U on)/i D1．6解：电路如图P1－6所示，其中R=2KΩ，硅稳压管D Z1、D Z2的稳定压U Z1、U Z2分别为5V、10V，正向压降为0.6V，不计稳压管的动态电阻和耗散功率，试求各电路输出电压。
(a) (b)(c) (d)图P1－6O3O4解：（a ）D Z1反向击穿，D Z2截止，故u o1 =5V （b ）D Z1正偏，D Z2截止，故u o2 =0.6V （c ）D Z1反向击穿，D Z2截止，故u o3 =0V（d ）D Z1反向击穿，D Z2反向击穿，故u o4 =5V 1．7电路如图P 1－7所示 ，已知稳压管D Z 的稳定电压U Z =6V ，稳定电流的最小值I zmin =5mA ，最大值I zmax =20mA ，(1)当U i =8V 时，求R 的范围；(2)当R=1K Ω时，求U i 的范围。
解： （1） max min 860.451000i Z U U R k I --===W ⨯ m i n m a x 860.1201000i Z U U R k I --===W ⨯ （2） 33min min 110510611i Z U RI U V -=+=⨯⨯⨯+= 33max max 1102010626i Z U RI U V -=+=⨯⨯⨯+=1．8在如图P 1－8所示电路中，R=400W ，已知稳压管D Z 的稳定电压U Z =10V ，最小电流I zmin =5mA ，最大管耗为P ZM =150mW 。
(1)当U i =20V 时，求R L 的最小值；(2)当U i =26V 时，求R L 的最大值；若R L =∞时，则将会产生什么现象? 解：（1）当R L 最小时，通过稳压管的电流为I Zmin ＝5mA 201025400i Z R U U I mA R --=== m a x m i n25520L R Z I I I m A=-=-= m i n m a x 1050020Z L L U R I ===W （2）稳压管可以通过的最大电流为： m a x 1501510ZM Z Z P I mA U === 此时，261040400i Z R U U I mA R --=== m i n m a x401525L Z I I I mA =-=-=m a x m i n 1040025Z L L U R I ===W若L R =∞，将会烧毁稳压管1．9电路如图P 1－9所示,设二极管为理想二极管。
根据以下条件，求二极管中的电流和Y 的电位。
（1） 当V A =V B =5V 时 解：1054.76100.5Y U V ⨯==+D 1、D 2的电流为1210.24210Y D D U I I mA ==⨯= （2） 当V A =10V ，V B =0V 时 解：此时D 1导通，D 2截止。
10109.09101Y U V ⨯==+1109.090.9111A Y D U U I mA --===20D I =（3） 当V A =6V ，V B =5.8V 时 解：假如D 2截止，则106 5.45110Y U V =⨯=+，故D 2应该导通 12121110()A Y DB Y D YD D U U I U U I U I I -=⨯⎧⎪-=⨯⎨⎪=⨯+⎩解得：126 5.62 5.8 5.625.620.380.1811Y D D U V I mA I mA --=====1．10已知三极管的输出特性曲线如图P 1－10所示，试求图中的I C =6mA ，U CE =6V 时，电流的放大系数αβ。
图P1－10解：从图中得知：当I C ＝6mA 时，I B ＝0.06mA61000.06C B I I β=== 60.9960.06C C E C B I I I I I α====++1．11 已知处于放大状态的晶体管的三个电极对公共参考点的电压为U 1、U 2、U 3，如图P 1－11所示，试分别判断它们是NPN 型或PNP 型？是硅管还是锗管？并标出三个电极的符号。
图P1－11解：（1）NPN 型 硅管 U 1、U 2、U 3分别是B 、E 、C 上的电压 （2）NPN 型 锗管 U 1、U 2、U 3分别是B 、E 、C 上的电压 （3）PNP 型 硅管 U 1、U 2、U 3分别是C 、B 、E 上的电压 （4）PNP 型 锗管 U 1、U 2、U 3分别是C 、B 、E 上的电压1．12已测得三极管的各极电位如图P 1－12所示，试判别它们各处于放大、饱和与截止中的哪种工作状态？8642CE212223246V2V-- 6V- 1.31V5V图P1－12解：（a ） 发射极正偏、集电极反偏，故为放大状态 （b ） 发射极反偏，故为截止状态（c ） 发射极正偏、集电极正偏，故为饱和状态 （d ） 发射极正偏、集电极反偏，故为放大状态 （e ） 发射极正偏、集电极正偏，故为饱和状态 （f ） 发射极电压为0、集电极反偏，故为截止状态1．13已知一个N 沟道增强型MOS 场效应管的开启电压U T =3V ，I DO =4mA ，请画出转移特性曲线示意图。
解：转移特性曲线即I D 和U GS 的关系：22(1)4(1)3GS GS D DO T U UI I U =-=-1．14已知一个N 沟道结型场效应管的夹断电压U P = -4V ，I DSS =5mA ，请画出其转移特性曲线示意图，并计算当u GS = -2V 时i D 的值。