自由电子和空穴称为载流子
电子电工期末考试B卷及答案
职业技术学院考试试卷信息传媒系18计算机网络专业《电工电子技术》期末试卷B卷考试时间：120 分钟，考试形式（开/闭/机）：闭班级姓名学号一、选择题（本题共15小题，每题2分，共30分）1、3 kΩ的电阻中通过2uA的电流，试问电阻两端的电压是（）。
A、10VB、6mVC、1.5VD、6V2、有一额定值为5W 500Ω的线绕电阻，其额定电流为（）。
A、2500B、100C、1D、0.13、一个电热器从220V的电源取用的功率为1000W，如将它接到110V的电源上，则取用的功率为（）W。
A、125B、250C、500D、10004、电路如图所示，根据工程近似的观点，a、b两点间的电阻值约等于（）A．1kΩB．101kΩC．200kΩD．201kΩ5、图右所示电路中P点电位为( )A、5VB、4VC、3VD、2V6、如图电路中电压U为（）A．-50VB．-10VC．10VD．50V7、在电感元件的交流电路中，电压和电流的相位（）A.相同 B．电压的相位比电流的相位超前90°C．电压的相位比电流的相位落后90° D.无法确定8、当三相对称交流电源接成星形时，若线电压为380V，则相电压为（）。
A.380/3V D.380V9、我国通常应用的交流电工频为（）Hz。
A.50 B．60 C．110 D.22010、交流铁心线圈，当线圈匝数N增加一倍，则磁通 将( ) 。
A、增大B、减小C、不变D、以上都不正确11、关于提高功率因数的说法，正确的是（）A、在感性负载上并联电感可以提高功率因数B、在感性负载上并联电容可以降低功率因数C、在感性负载上并联电容可以提高功率因数D、以上都不对12、二极管两端加上正向电压时（）A 一定导通B 超过死区电压才导通C 超过0.7V才导通D 超过0.3V才导通13、就放大作用而言，射极输出器是一种 ( )。
A、有电流放大作用而无电压放大作用的电路B、有电压放大作用而无电流放大作用的电路C、电压和电流放大作用均没有的电路D、以上都不对14、触发器输出的状态取决于 ( )。
经典电工学电子技术试题库(含答案)
电工电子技术试题库一、单项选择题1.硅稳压管的工作状态是(D)A.正向导通B.正向击穿C.反向截止D.反向击穿2.要得到N型杂质半导体，应在本征半导体硅或锗中掺入少量的（C ）A.三价元素B.四价元素C.五价元素D.六价元素3．下列关于P型半导体中载流子的描述，正确的是( C )A．仅自由电子是载流子B．仅空穴是载流子C．自由电子和空穴都是载流子D．三价杂质离子也是载流子4．理想运算放大器的两个基本特点是( C )A．虚地与虚断B．虚短与虚地C．虚短与虚断D．断路与短路5．在本征半导体中加入少量的五价元素后，可形成（ B ）A．P型半导体，其少子为自由电子B．N型半导体，其多子为自由电子C．P型半导体，其少子为空穴D．N型半导体，其多子为空穴6．理想二极管构成的电路如题2图所示，则输出电压U O为（ B ）A．3VB．10VC．-3VD．-10V7．关于三极管的结构特点，以下说法不正确的为（ B ）A．基区很薄B．基区掺杂浓度最高C．发射区掺杂浓度最高D．发射结的结面积小于集电结的结面积8．测得某放大电路中的三极管，各管脚电位如题4图所示，则可判定该管为（ D ）A．锗管①为b极B．硅管③为c极C．锗管②为e极D．硅管③为b极9．放大电路如题7图所示，该电路引入了交直流（ B ）A．电流并联负反馈B．电流串联负反馈C．电压并联负反馈D．电压串联负反馈10.理想二极管构成的电路如题2图所示，则输出电压U0为( B ) RA.-10VB.-4VC.+6VD.+10V11.NPN型三极管处在放大状态时，各电极的电位关系是( D )A.E极电位最高，C极电位最低B.E极电位最高，B极电位最低C.C极电位最高，B极电位最低D.C极电位最高，E极电位最低12.若要求放大电路输入电阻高，且稳定输出电压，在放大电路中应引入的负反馈组态为( C )A.电流串联B.电流并联C.电压串联D.电压并联13.要降低放大电路输入电阻，可引入(D)A.电压负反馈B.电流负反馈C.串联负反馈D.并联负反馈14.共射极放大电路直流负载线由(C)A.电流放大系数β确定B.基极电阻Rb与电源Ucc确定C.集电极电阻Rc与电源Ucc确定D.负载电阻RL确定=++等价于(B)15.函数Y A B CA.Y=ABCB. C=⋅BAY⋅=++C.Y=AB+CD. Y A B C16.下列与F=A+B+C相等的逻辑函数为( C )A.F=ABCB.F=A+B+CC.F=ABCD.F=A+B+C17．下列逻辑式中，正确的逻辑公式是( D )A．AA AAA==B．1C．AA AAA==D．018.逻辑表达式AB与下列式子中的哪一个相等(D)A.A B⊕+ B.A BC.ABD.A B+19．逻辑符号如下图所示，其中表示“与非”门的是( C )20．在以下输入情况中，“或非”运算的结果为逻辑1的是( A )A．全部输入为0 B．全部输入为1C．任一输入是0，其它输入为1 D．任一输入是1，其它输入为0 21．主从型JK触发器，当J=K=0时，则CP脉冲来到后JK触发器的次状态Q n+1为( C )A．0 B．1C．Q n D．n Q22．题l2图为同步RS触发器，已知S D=R D=l。
名词解释 (2)
25、晶体三极管的输出端，可等效为(受控恒流源 )，它与基极电流的关系为( )。
26、交流负反馈可以稳定放大电路的(电压放大倍数 )。
27、如果需要稳定放大电路的输出电压，并且还要减少信号源的负担，在电路中应引入(串联电压 )负反馈。
51、无稳态触发器是(没有稳定状态)的电路，它可以产生(连续方波 )。
52、(逻辑代数 )是分析研究逻辑电路的一种数学工具。
53、主从型JK触发器是在C的(后沿(或下降沿 )触发，当J=K=1时，为计数状态，用公式表示为( )。
54、维—阻D型触发器是在C的( 前沿(或上升沿)触发，当Q与D相连后，为计数状态，用公式表示为( )。
1、在半导体中，有( 自由电子)和( 空穴)两种载流子导电。
2、在纯净半导体中，掺入三价元素，就会形成(P )型半导体，如掺入五价元素，就会形成( N)型半导体。
3、在P型半导体中，(空穴 )为多数载流子，而在N型半导体中，( 电子)为多数载流子。
4、PN结具有(单方向 )导电性，其导电的方向是从(P区 )到( N区)。
36、双端输出的差动放大电路，电压放大倍数是单端输出的( 2倍)。
37、运算放大器的理想条件是( )、( )、( )和( )。Auo=∞ rid=∞ ro=0 KCMRR=∞
38、运算放大器在理想化条件下，在线性运行时的分析依据是(、两个输入端的电流为零或i-=i+≈0 )和( 两输入端电位相等或u-=u+ )。
半导体的应用十分广泛，主要是制成有特殊功能的元器件，如晶体管、集成电路、整流器、激光器以及各种光电探测器件、微波器件等。
半导体的基本知识
半导体的基本知识1. 导体、绝缘体和半导体物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。
物质的导电特性取决于原子结构。
（1）导体导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。
因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。
（2）绝缘体高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子, 所以其导电性极差,可作为绝缘材Word文档 1料。
（3）半导体半导体的最外层电子数一般为4个，既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性介于二者之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
2. 半导体的独特性能金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9~102s/cm量级。
半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。
3.本征半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。
常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。
如图1.1.1所示为便于讨论, 采用图 1.1.2 所示的简化原子结构模型。
把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的轨道Word文档 2上。
即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到相邻原子核的吸引。
材料的电子结构与电子性质研究
材料的电子结构与电子性质研究材料的电子结构是指材料中电子的分布和排布方式，它直接决定了材料的电子性质。
电子性质是指材料在电场、磁场和光照等外界条件下，对电子的响应和变化。
在过去的几十年中，材料的电子结构与电子性质研究在材料科学领域中扮演着重要角色。
1. 材料的电子结构材料的电子结构是材料中电子的能级分布和数量分布的描述。
电子能级是指电子在材料中所占的能量状态，能级数目和分布直接决定了材料的导电性、热导性以及光学性质等。
能级分布的不同可以导致材料的导电性从导体到绝缘体的转变。
通过电子结构的研究，我们可以了解材料中电子的连贯性和排布方式，从而进一步理解材料的性质。
2. 材料的带隙和能带理论在固体中，电子能级可以分为有限个离散的能带，能带之间存在能隙。
带隙是指能带之间的能量间隔，它决定了电子在固体中的运动方式和导电性质。
常见的带隙包括导带和价带。
导带中的电子可以自由运动，决定了材料的导电性质；而价带中的电子处于束缚状态，无法自由移动。
能带理论提供了一种描述材料电子结构的理论框架，通过计算和模拟能带结构，可以预测材料的导电性、磁性以及光学性质等。
3. 材料的电子密度材料的电子密度指的是单位体积内电子的数量。
它可以通过各种实验和计算方法得到。
电子密度的大小和分布决定了材料的多种性质，如结构稳定性、热导性、磁性等。
通过研究电子密度的变化，可以揭示材料中电子的行为和相互作用方式。
4. 材料的载流子在材料中，电子可以被激发到导带中，形成自由电子，同时留下空穴。
自由电子和空穴称为载流子，它们在材料中的轨道运动决定了材料的导电性质。
材料的导电性质可以通过载流子的迁移率和浓度来描述。
研究载流子的行为和特性对于发展高效的电子器件和新型材料具有重要意义。
5. 材料的光学性质材料的光学性质是指材料对光的吸收、散射、折射和发射等反应。
不同的材料具有不同的光学性质，如透明、半透明和不透明等。
材料的电子结构和带隙决定了它们对不同波长光的吸收和反射能力。
模拟电子名词解释
１ 导体（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：容易传导电流的材料称为导体，如金属、电解液等。
Ｅ５０６０１０１０１０１ ２ 绝缘体（ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：几乎不传导电流的材料称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、石英、塑料等 ３ 半导体（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：导电能力随外界条件发生显著变化的材料称为半导体，如硅（Ｓｉ）、锗（Ｇｅ）和砷化镓（ＧａＡｓ）等 ４ 本征半导体（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：不含杂质，完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。
５ 杂质半导体（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：在本征半导体中掺入微量的杂质元素，其导电性能就会发生显著的改变。
掺有杂质的本征半导体称为杂质半导体。
因掺入杂质的不同，杂质半导体分为Ｎ型半导体和Ｐ型半导体。
６ Ｎ型半导体（Ｎ－ｔｙｐｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：在本征半导体中掺入微量五价元素（如磷（Ｐ）、砷（Ａｓ））的杂质后，自由电子成为多数载流子，而空穴成为少数载流子。
这种主要依靠自由电子导电的杂质半导体称为Ｎ型半导体。
Ｅ５０６０１０１０１０６ ７ Ｐ型半导体（Ｐ－ｔｙｐｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）：在本征半导体中掺入微量三价元素（如硼（Ｂ）、铟（Ｉｎ））的杂质后，空穴成为多数载流子，而自由电子成为少数载流子。
这种主要依靠空穴导电的杂质半导体称为Ｐ型半导体。
８ 空穴（ｈｏｌｅ）：电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后所留下的空位称为空穴。
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点，通常可将空穴视为带正电的粒子。
９ 载流子（ｃａｒｒｉｅｒ）：在半导体中，将能移动的电荷统称为载流子，包括电子和空穴。
Ｅ５０６０１０１０１０９ １０ 扩散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）：在Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交界处，由于多数载流子浓度的差别，载流子将从浓度较高的区域向浓度低的区域运动，多数载流子的这种运动称为扩散。
扩散和漂移产生方向相反的电流。
(整理完)电子技术专科网上作业题及参考答案20121114(电气专业).
东北农业大学网络教育学院电子技术专科网上作业题半导体器件一、判断题1．因为晶体管发射区的杂质浓度比基区的杂质浓度小得多，所以能用两个二极管反向连接起来代替晶体管。
( )2．晶体管相当于两个反向连接的二极管，所以基极断开后还可以作为二极管使用。
( )3．P型半导体的多数载流子是空穴，因此P型半导体带正电。
( )4．当二极管加反向电压时，二极管将有很小的反向电流通过，这个反向电流是由P型和N型半导体中少数载流子的漂移运动形成的。
( )5．二极管的电流—电压关系特性可大概理解为反向导通、正向截止的特性。
( )6．当二极管加正向电压时，二极管将有很大的正向电流通过，这个正向电流是由P型和N型半导体中多数载流子的扩散运动形成的。
( )7．发射结处于正向偏置的晶体管，则其一定是工作在放大状态。
( )8．一般情况下，晶体管的电流放大系数随温度的增加而减小。
( )9．常温下，硅晶体管的U BE＝0．7V，且随温度升高U BE增加。
( )10．二极管正向动态电阻的大小，随流过二极管电流的变化而变化，是不固定的。
（）11．用万用表识别二极管的极性时，若测的是二极管的正向电阻，那么和标有“十”号的测试棒相连的是二极管的正极，另一端是负极。
( )12．N型半导体是在本征半导体中，加入少量的三价元素构成的杂质半导体。
( )13．在N型半导体中，自由电子的数目比空穴数目多得多，故自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。
( )14．一般来说，硅二极管的死区电压小于锗二极管的死区电压。
( )15．晶体管的基区之所以做得很薄，是为了减少电子和空穴在基区的复合机会，从而使由发射区进入基区的载流子，绝大部分能进入集电区而形成较大的集电极电流。
( )16．当外加电压为零时，PN结的结电容最小。
( )17．当反向电压小于反向击穿电压时．二极管的反向电流极小；当反向电压大于反向击穿电压后，其反向电流迅速增大。
( )18．当晶体管的工作电流小于集电极最大允许电流，且U CE小于BU CEO时，晶体管就能安全工作。
半导体载流子种类
半导体载流子种类
半导体是一种具有特殊导电性质的材料，它具有介于导体和绝缘体之间的特性。
半导体的导电能力主要依靠载流子来实现，而载流子的种类又决定了半导体的电性能。
在半导体中，主要有两种载流子：电子和空穴。
电子是带负电荷的粒子，它是半导体中的主要载流子。
当半导体受到外界激发时，电子会从价带跃迁到导带，形成自由电子。
自由电子的移动形成了电流，是半导体器件正常工作的基础。
空穴是带正电荷的粒子，它是半导体中的另一种载流子。
当电子从价带跃迁到导带时，留下了一个空缺，称为空穴。
空穴在半导体中运动的方式与电子相反，它们以相反的方向移动。
空穴的运动也能形成电流，为半导体器件的工作提供支持。
电子和空穴的存在使得半导体具有很多特殊的性质。
例如，半导体材料的导电性能可以通过外界控制来改变，这就是半导体器件的基本原理。
通过控制电子和空穴的数量和运动方向，我们可以实现半导体器件的开关、放大、存储等功能。
除了电子和空穴，半导体中还存在其他一些特殊的载流子。
例如，杂质能级上的载流子，如掺杂半导体中的杂质离子。
这些载流子的特性也会对半导体器件的性能产生影响。
半导体中的载流子种类多种多样，其中最主要的是电子和空穴。
它
们的存在和运动使得半导体器件具有了丰富的功能和广泛的应用。
通过深入了解半导体载流子的特性，我们可以更好地理解和应用半导体技术，推动科技的发展。
半导体基础--PN结
半导体基础--PN结介绍PN结之前先了解N型半导体和P型半导体：N型半导体：在本征半导体（⾮常纯净的半导体单晶）中掺⼊五价的元素（如磷），⽤⼀个五价元素的原⼦代替⼀个四价元素的原⼦在晶体中的位置。
由于掺⼊的五价元素的原⼦很容易贡献出⼀个⾃由电⼦，所以把它称为“施主原⼦”。
五价元素的原⼦提供⼀个⾃由电⼦后，本⾝变成正离⼦，但在它周围的共价键中没有空位，所以并不产⽣新的空⽳，这与本征激发产⽣的⾃由电⼦不同。
在掺⼊五价元素的半导体中，除了五价元素的原⼦提供的⼤量⾃由电⼦外，还同时存在由本征激发产⽣的电⼦－空⽳对，此时，⾃由电⼦的浓度远远⼤于空⽳的浓度，这种杂质半导体的导电主要以⾃由电⼦导电为主，因⽽称为电⼦型半导体，或N型半导体。
在N型半导体中，⾃由电⼦是多数载流⼦，简称多⼦；空⽳是少数载流⼦，简称少⼦。
简记：N是Negative，掺5价元素，多⼦是电⼦，少⼦是空⽳。
（Negative表⽰负，⽽电⼦带负电，所以电⼦是多⼦，空⽳是少⼦）P型半导体：在本征半导体中掺⼊三价元素（如硼），⽤⼀个三价元素的原⼦代替⼀个四价元素的原⼦在晶体中的位置。
三价原⼦的三个价电⼦和四价原⼦中的三个价电⼦分别形成共价键结构，因缺少⼀个电⼦，在晶体中会出现⼀个空位。
这个空位会吸引附近原⼦的价电⼦；得到电⼦的硼原⼦，变成不能移动的负离⼦，⽽原来的硅原⼦因少了⼀个价电⼦，形成了空⽳。
此时，空⽳的形成，并没有等量的⾃由电⼦产⽣，这和本征激发产⽣的空⽳不同。
在掺⼊三价元素的杂质半导体中，还同时存在由本征激发产⽣的电⼦－空⽳对。
此时，在半导体中，空⽳的浓度远远⼤于⾃由电⼦的浓度，⽽半导体的导电主要以空⽳导电为主，因⽽称为空⽳型半导体，或P型半导体。
在P型半导体中，空⽳是多数载流⼦，⾃由电⼦是少数载流⼦。
简记：P是Positive，掺3价元素，多⼦是空⽳，少⼦是电⼦。
（Positive表⽰正，⽽空⽳带正电，所以空⽳是多⼦，电⼦是少⼦）1.PN结的形成：在同⼀块半导体的两个不同区域分别掺⼊三价和五价的杂质元素，⼀端成为P型半导体，另⼀端成为N型半导体；这两种半导体紧密地接触在⼀起，便形成了PN结。
载流子
陷阱效应： 陷阱效应：
• 杂质或缺陷能收容非平衡载流子的作用称 为陷阱效应。 为陷阱效应。 陷阱和陷阱和陷阱中心： 陷阱和陷阱和陷阱中心：
有显著陷阱效应（ 有显著陷阱效应（陷阱所积累的非平衡载流子 数目可以与非平衡载流子数目相比拟） 数目可以与非平衡载流子数目相比拟）的杂质 或缺陷能级称为陷阱， 或缺陷能级称为陷阱，而相应的杂质或缺陷称 为陷阱中心。 为陷阱中心。
• 非平衡载流子在复合前的平均生存时间 。 • 非平衡载流子的复合不可能是瞬间完成的， 非平衡载流子的复合不可能是瞬间完成的， 需要经过一段时间； 需要经过一段时间；非平衡载流子通过复 合而消亡所需要的时间， 合而消亡所需要的时间，就称为非平衡载 流子的寿命。 流子的寿命。 • 最终半导体要恢复到热平衡状态。 最终半导体要恢复到热平衡状态。
载流子
载流子的概念：
• 物理学中：载流子指可以自由移动的带有 物理学中： 电荷的物质微粒，如电子和离子。 电荷的物质微粒，如电子和离子。 • 半导体物理学中： 半导体物理学中： 1、半导体中两种载流子即电子和空穴，在电 、半导体中两种载流子即电子和空穴， 场作用下能作定向运动的带电粒子。 场作用下能作定向运动的带电粒子。 2、金属中为电子。 、金属中为电子。 3、电解液中的正、负离子，放电气体中的离 、电解液中的正、负离子， 子等。 子等。
平衡状态电子和空穴的浓度计算公式
扩散与漂移： 扩散与漂移：
• 载流子的扩散是由于浓度差而产生的，浓 载流子的扩散是由于浓度差而产生的， 度高的向浓度低的方向扩散； 度高的向浓度低的方向扩散； • 载流子的漂移是由于存在电场，使载流子 载流子的漂移是由于存在电场， 在电场的作用下运动。 在电场的作用下运动。电子从低电势向高 电势运动，空穴从高电势向低电势运动。 电势运动，空穴从高电势向低电势运动。
电子技术基础重要知识点总结
第一章绪论1.在时间上和数值上均是连续的信号称为模拟信号；（只有高低电平的矩形脉冲信号为数字信号）在时间上和数值上均是离散的信号称为数字信号；处理模拟信号的电路称为模拟电路，处理数字信号的电路称为数字电路。
2.信号通过放大电路放大后，输出信号中增加的能量来自工作电源。
3.电子电路中正、负电压的参考电位点称为电路中的“地”，用符号“⊥”表示，它也是电路输入与输出信号的共同端点。
4.根据输入信号的不同形式和对输出信号形式的不同要求,通常将放大电路分为电压放大电路、电流放大电路、互阻放大电路和互导放大电路四种类型。
5.放大的特征是功率的放大，表现为输出电压大于输入电压,或者输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。
6.输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等几项主要的性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。
7.放大倍数A：输出变化量幅值与输入变化量幅值之比，用以衡量电路的放大能力。
8.输入电阻R i：从输入端看进去的等效电阻，反映放大电路从信号源索取电流的大小。
9.输出电阻R o：从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路的带负载能力。
第二章运算放大器1.运算放大器有两个输入端,即同相输入端和反相输入端，一个输出端。
2.运算放大器有线性和非线性两个工作区域。
要使运放稳定地工作在线性区,必须引入深度负反馈。
3.理想运放两输入端间电压V P-V N≈0，如同两输入端近似短路，这种现象称为“虚短”。
4.理想运放流入同相端和流出反相端的电流基本为零,即“虚断”。
5.理想运放的输入电阻趋近于无穷，输出电阻趋近于零。
6.同相放大电路的闭环电压增益为正，且大于等于1。
7.若反相放大电路的反相输入端输入信号,同相输入端接地，则反相输入端呈现虚地。
第三章二极管及其基本电路1.本征半导体：纯净的不带任何杂质的半导体，它的自由电子和空穴的数目相等，对外不显电性。
2.P型半导体：是指在本征半导体中掺入三价元素如硼，形成的主要靠空穴导电的半导体。
半导体物理知识复习
根据所掺元素的不同，又可将掺杂后 的半导体分为N型半导体（掺入5价元 素）和P型半导体（掺入3价元素）。
N型半导体及其性质
+5 +4 N型硅表示 +4 +4+
不能导电 对于N型半导体 施主杂质 来说，其中的电
N型半导体中: 电子为多数载流子（多子），主要由 杂质原子提供 空穴为少数载流子（少子），主要由 热激发产生
载流子的概念
+4 +4 +4 +4
自由电子与空穴均可视为 载流子，但所携带电荷的 极性不同。 载流子：载运电流的粒子
空穴 自由电子 带正电 带负电
在本征半导体中，自由电 子与空穴总是成对出现， 成为电子-空穴对,从而两 种载流子的浓度相等。
电子浓度：ni 空穴浓度：pi
ni pi
第 一 节 ： 半 导 体 中 的 载 流 子 及 其 运 动
施主能级
V族施主电离能很小 施主的电离：施主能级 上的电子跃迁到导带
受主能级
负电中心束缚空穴 III族受主电离能很小 受主的电离：价带电子跃迁 到受主能级，失去空穴的负 电中心
半导体中少子和多子的平衡 n型半导体：主要电子导电，有少量空穴 P型半导体：主要空穴导电，有少量电子
多子：多数载流子
n型半导体：电子 p型半导体：空穴
• 硅、锗等半导体都属于金刚石型结构。 • III-V族化合物（如砷化镓等）大多是属于闪 锌矿型结构，与金刚石结构类似。 • 晶格常数是晶体的重要参数。 • aGe=0.5658nm,aSi=0.5431nm
半导体的原子结构
Si
Ge
硅原子
价电子
锗原子
价电子
+4
正离子
载流子与电流方向的关系
载流子与电流方向的关系
载流子与电流方向的关系是现代电子学中一个十分基础且重要的概念。
在理解这一关系之前，我们先来了解一下什么是载流子。
载流子是指在导体或半导体中携带电量的自由电子和空穴，它们在外加电场的作用下产生移动，并形成电流。
在导体中，载流子主要是自由电子，而在半导体材料中，载流体既可以是自由电子也可以是空穴。
电流方向是指电荷的移动方向，也就是载流子的运动方向。
根据载流子的类型和运动方式，电流方向可以分为正向电流和反向电流。
1.正向电流：
正向电流是指在导体中自由电子或空穴的运动方向与电流方向相同。
由于自由电子携带负电荷，当它们在外加电场的作用下沿某个方向移动时，形成的电流方向与自由电子运动的方向相同。
同样地，空穴也可以理解为在材料中由于电子从价带跃迁到导带留下的“正电荷空位”，当空穴沿某个方向移动时，形成的电流方向也与空穴的移动方向相同。
2.反向电流：
反向电流是指在导体中自由电子或空穴的运动方向与电流方向相反。
虽然自由电子带有负电荷，它们通常按照电流方向移动，形成正
向电流。
但是，在某些情况下，当外加电场的作用反向时，自由电子
可以在相反的方向上移动，这就形成了反向电流。
类似地，空穴也可
以在相反的方向上移动，从而形成反向电流。
需要注意的是，对于半导体材料来说，由于存在P区和N区的存在，载流子的类型和运动方式与导体有所不同。
总结起来，载流子与电流方向的关系是：当自由电子或空穴沿某
个方向移动时，形成的电流方向与它们的移动方向相同；当自由电子
或空穴沿相反的方向移动时，形成的电流方向与它们的移动方向相反。
载流子的复合概念
载流子的复合概念载流子的复合是指在半导体中，自由电子和空穴之间的复合过程。
在半导体材料中，载流子是电子和空穴，它们在外加电场或温度梯度的作用下，在晶体中移动，从而形成电流。
然而，当电子和空穴相遇时，它们可能会发生复合，导致电流的衰减和能量的损失。
载流子的复合可以通过三种途径发生：辐射复合、非辐射复合和边界复合。
辐射复合是指当电子和空穴相遇时，它们会发生辐射能量的损失，即发射光子。
这种复合方式在光电子器件中起着重要作用，例如LED和激光二极管。
非辐射复合是指载流子之间的能量转移而不发射光子。
这种复合方式通常发生在能带结构较为复杂的半导体材料中。
例如，在一些半导体材料中，电子会在达到较高能量位时，转移到空穴能量位，从而发生非辐射复合。
这种复合过程会产生热量，导致材料的温度上升。
边界复合是指载流子与表面、界面或缺陷陷阱相遇而发生的复合。
半导体中的表面和界面往往存在能带弯曲和能带弯曲的缺陷，这使得表面和界面附近的载流子易于复合。
这种复合过程不仅会导致电流的衰减，还会引起材料的能级结构变化和电学特性的改变。
载流子的复合对于半导体器件的性能和效率具有重要影响。
一方面，充分利用载流子的复合过程可以提高器件的效率。
例如，在太阳能电池中，光子的吸收会生成电子和空穴，而电子和空穴的复合过程负责产生电流。
因此，优化载流子的复合过程可以提高太阳能电池的光电转换效率。
另一方面，不受控制的载流子复合会导致电流的衰减和材料的能量损失。
在一些高速电子器件中，载流子的复合可能会限制电子和空穴的移动速度，从而导致电流的衰减和设备的性能下降。
为了减少载流子的复合，可以通过设计优化材料结构、表面修饰和界面调控等方法来降低载流子复合的速率。
总之，载流子复合是半导体材料中自由电子和空穴之间的能量损失和电流衰减过程。
通过合理的设计和优化材料结构，可以有效地提高载流子复合的效率，从而提高半导体器件的性能和效率。
电工电子填空题
1、电路的基本组成有电源、负载、中间环节三个部分。
2、20Ω的电阻与80Ω电阻相串联时的等效电阻为100Ω，相并联时的等效电阻为16Ω。
3、戴维南定理指出：任何一个有源二端线性网络都可以用一个等效的电压源来表示。
4．一个实际的电源可以用电压源来表示，也可用电流源来表示。
5．电感元件不消耗能量，它是储存磁场能量的元件。
6．电容元件不消耗能量，它是储存电场能量的元件。
7．通常所说负载的增加是指负载的功率增加。
8．电源就是将其它形式的能量转换成电能的装置。
9．如果电流的大小和方向均不随时间变化，就称为直流。
10．负载就是所有用电设备，即是把电能转换成其它形式能量的设备。
11．电路就是电流流过的闭全路径。
12．把单位时间内通过某一导体横截面的电荷量定义为电流强度．．．．（简称电流），用I来表示。
13.戴维南定理可以把任一有源二端网络等效为一个电压源。
14．叠加原理只适用于线性电路，而不适用于非线性电路。
15．某点的电位就是该点到参考点的电压。
16．任意意两点间的电压就是这两点的电位差。
17．电气设备工作时高于额定电压称为过载。
18．电气设备工作时低于额定电压称为欠载。
19．电气设备工作时等于额定电压称为满载。
20．为防止电源出现短路故障，通常在电路中安装熔断器。
21．电源开路时，电源两端的电压就等于电源的电动势。
一、填空1．纯电容交流电路中通过的电流有效值，等于加在电容器两端的电压除以它的容抗。
2．在RLC串联电路中，发生串联谐振的条件是感抗等于容抗。
3．确定正弦量的三要素有最大值、角频率、初相角。
4．纯电感交流电路中通过的电流有效值，等于加在电感两端的电压除以它的感抗。
5．纯电阻交流电路中通过的电流有效值，等于加在电阻两端的电压除以它的电阻。
6．在RL串联交流电路中，通过它的电流有效值，等于电压除以它的阻抗值。
7．在感性负载的两端适当并联电容器可以使功率因数提高，电路的总电流减小。
8、任何一个正弦交流电都可以用有效值相量和最大值相量来表示。
载流子的概念
载流子的概念载流子是指电荷在材料中传导的粒子，包括正电荷的空穴和负电荷的电子。
在固体中，载流子的产生和运动是电流流动的基础。
首先，我们来说一下电子这种载流子。
电子是负电荷的粒子，它是构成原子的基本组成部分之一。
在固体中，电子能够从一个原子跃迁到另一个原子，形成一个电子云。
在固体中，晶体结构的发展使得电子在空间上会被束缚在某种程度上，形成所谓的能带结构。
在导体中，价电子能够很容易地从一个原子跃迁到另一个原子，形成自由电子，自由电子可以自由地在固体中运动，从而产生电流。
其次，我们来说一下空穴这种载流子。
空穴是在半导体材料中的载流子，是一种相对缺电子的状态。
在半导体材料中，原子的价电子被激发到导带上形成电子，而原子的价位则变为空的，形成了电子从束缚态到导带上的空穴。
空穴类似于正电量来描述，它在电流传导过程中，可以像电子一样移动，参与载流。
空穴是半导体中正电荷的最可能的的传导形式。
电子和空穴在固体中的运动被量子力学描述，其运动遵循一系列的规律。
根据能量带理论，载流子在材料中的运动受到材料的晶格结构和能带分布的限制。
在导体中，能带之间存在着能隙，所以电子能够很容易地跃迁到导带中形成自由电子。
而在半导体和绝缘体中，由于能带之间存在较大的能隙，所以电子跃迁到导带中的能量需要较大的激发。
在半导体材料中，小的外界能量激发就可以促使电子跃迁到导带中，产生自由电子和空穴，从而产生电流。
而在绝缘体中，所需的外界能量非常大，因此难以形成电流。
我们来具体说明一下电子和空穴在固体中的运动机制。
在固体中，载流子的运动受到两种力的影响：电场力和散射力。
电场力是由于外界电压的作用，使得载流子发生加速和定向运动；而散射力是由于晶格的缺陷、杂质和晶界等因素引起的，它会导致载流子运动的随机性。
当外界电压作用在固体材料上时，电子会受到电场力的作用，沿着电场方向移动；而空穴则是带正电荷的载流子，受到外界电场的作用时，沿着电场方向的相反方向运动。
自由电子和空穴称为载流子
自由电子和空穴称为载流子，在电场力作用下的运动称为漂移运动，载流子定向的漂移运动形成了电流。
要靠电子导电的半导体被称为N 型半导体。
N 型半导体中电子是多数载流子（简称多子），空穴是少数载流子（简称少子）。
主要靠空穴导电的半导体被称为P 型半导体。
P 型半导体中空穴是多数载流子（简称多子）、自由电子是少数载流子（简称少子）。
将P 型半导体与N 型半导体通过物理、化学方法有机地结合为一体后，在交界处就形成了PN 结，PN 结具有非线性电阻的特性，可以制成二极管作整流器件，PN 结是构成多种半导体器件的基础。
随着电子、空穴的扩散，形成一个空间电荷区。
空间电荷区产生后在半导体内部出现内电场i E ，内电场的方向是从N 区指向P 区，内电场使载流子（带正电的空穴和带负电的自由电子）在内电场力作用下产生漂移运动，这与电子、空穴因浓度差异的扩散运动方向正好相反。
当空间电荷区域比较薄时内电场i E 较弱，载流子的漂移运动还弱于扩散运动，随着扩散的进行，空间电荷区厚度增加、内电场i E 加强，漂移运动增强，扩散运动的阻力变大，最终PN 结两侧载流子的漂移运动与扩散运动达到动态平衡，从N 区扩散到P 区的电子数目与在内电场i E 作用下从P 区漂移到N 区的电子数相等。
这时空间电荷区的宽度不再增加，电荷量不再增多，这个空间电荷区就叫PN 结。
P 端引线称为阳极A （Anode ），N 端引线称为阴级K(Cathode)。
当二极管（即PN 结）接上正向电压（简称正偏）时，二极管导电其PN 结等效正向电阻很小，管子两端正向电压降仅约1V 左右（大电流硅半导体电力二极管超过1V ，小电流硅二极管仅，锗二极管约）。
这时的二极管在电路中相当于一个处于导通状态（通态）的开关。
二极管正向导电时必须外加电压超过一定的门坎电压th V （又称死区电压），当外加电压小于死区电压时，外电场还不足以削弱PN 结内电场，因此正向电流几乎为零。
移动电荷载流子
移动电荷载流子
移动电荷载流子是在导体或半导体中参与电流传输的电荷。
在导体中，主要的移动电荷载流子是自由电子和离子。
而在半导体中，主要的移动电荷载流子除了自由电子外，还包括空穴。
1.自由电子：在金属导体中，自由电子是主要的移动载流子。
这些电子通过受电场力的作用，以及受到温度激发的影响，能够在导体内部自由移动，从而形成电流。
2.离子：在电解质溶液中，离子是主要的移动载流子。
这些离子是由电解质分子在溶液中解离产生的带电粒子，它们可以在电场的作用下自由移动，从而形成电流。
3.空穴：在半导体中，除了自由电子外，空穴也是重要的移动载流子。
空穴是指半导体中某些原子原本应有的电子轨道上缺失了电子的位置。
空穴可以通过受电场力的作用在半导体中自由移动，并与自由电子相互作用，共同参与电流传输。
在导体中，移动电荷载流子的运动形成了电流，从而实现了导体中电能的传输和转换。
而在半导体中，由于自由电子和空穴的存在，半导体具有可控制的电导率，因此被广泛应用于电子器件和电路中。
材料物理性能期末考试复习重点(非常全-可缩印)
word格式-可编辑-感谢下载支持热容是物体温度升高1K所需要增加的能量。
它反映材料从周围环境中吸收热量的能力。
是分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量。
不同环境下，物体的热容不同。
热容是随温度而变化的，在不发生相变的条件下，多数物质的摩尔热容测量表明，定容热容C和温度的关系与定压热容有相似的规律。
(1)在高温区：定压热容Cv的变化平缓；(2)低温区：Cv与「3成正比；(3)温度接近0K时，Cv与T成正比；(4)0K时，Cv=0；热容的来源：受热后点阵离子的振动加剧和体积膨胀对外做功，此外还和电子贡献有关，后者在温度极高(接近熔点)或极低(接近OK)的范围内影响较大，在一般温度下则影响很小。
晶态固体热容的经验定律和经典理论：(1)元素的热容定律—杜隆一珀替定律：热容是与温度T无关的常数。
恒压下元素的原子热容为25J/(k・mol)；(2)化合物的热容定律一奈曼—柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。
德拜模型:考虑了晶体中原子的相互作用。
晶体中点阵结构对热容的主要贡献是弹性波振动，波长较长的声频支在低温下的振动占主导地位，并且声频波的波长远大于晶体的晶格常数,可以把晶体近似为连续介质，声频支的振动近似为连续，具有0〜smax的谱带的振动。
可导出定压热容的公式：Cv,m二12/5兀4R(T/6)3D由上式可以得到如下的结论：(1)当温度较高时，即处于高温区定压热容=3Nk=3R，即杜隆—珀替定律，与实验结果吻合；(2)当温度很低时，小于德拜温度时，定压热容与「3成正比，与实验结果吻合。
(3)当T-0时，C V趋于0,与实验大体相符。
但「3定律，与实验结果的T规律有差距。
德拜模型的不足：(1)由于德拜把晶体近似为连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用，使得对一些化合物的热容的计算与实验不符。
(2)对于金属类晶体，没有考虑自由电子的贡献，使得其在极高温和极低温区与实验不符。
(3)解释不了超导现象。
[资料]禁带、导带、价带
![[资料]禁带、导带、价带](https://img.taocdn.com/s3/m/4e5f1998a1116c175f0e7cd184254b35eefd1aca.png)
禁带、价带和导带一、禁带、禁带宽度及其物理意义1.1 基本信息禁带是指在能带结构中能态密度为零的能量区间。
常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。
禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。
半导体的禁带宽度较小，当温度升高时，电子可以被激发传到导带，从而使材料具有导电性。
绝缘体的禁带宽度很大，即使在较高的温度下，仍是电的不良导体。
禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。
例如：锗的禁带宽度为0.66ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁带宽度为1.46ev；氧化亚铜的禁带宽度为2.2eV。
禁带非常窄的一般是金属，反之一般是绝缘体。
半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。
1.2 禁带宽度的物理意义禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。
半导体价带中的大量电子都是价键上的电子[1]，不能够导电，即不是载流子。
只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和空穴[2]，才能够导电。
空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。
因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。
[1] 价电子，指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子。
主族元素的价电子就是主族元素原子的最外层电子；过渡元素的价电子不仅是最外层电子，次外层电子及某些元素的倒数第三层电子也可成为价电子，如有时也包括次外层的D电子，对于镧系元素，还有倒数第三层的F电子[2] 自由电子和空穴称为载流子，在电场力作用下的运动称为漂移运动，载流子定向的漂移运动形成了电流。
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自由电子和空穴称为载流子，在电场力作用下的运动称为漂移运动，载流子定向的漂移运动形成了电流。
要靠电子导电的半导体被称为N 型半导体。
N 型半导体中电子是多数载流子（简称多子），空穴是少数载流子（简称少子）。
主要靠空穴导电的半导体被称为P 型半导体。
P 型半导体中空穴是多数载流子（简称多子）、自由电子是少数载流子（简称少子）。
将P 型半导体与N 型半导体通过物理、化学方法有机地结合为一体后，在交界处就形成了PN 结，PN 结具有非线性电阻的特性，可以制成二极管作整流器件，PN 结是构成多种半导体器件的基础。
随着电子、空穴的扩散，形成一个空间电荷区。
空间电荷区产生后在半导体内部出现内电场i E ，内电场的方向是从N 区指向P 区，内电场使载流子（带正电的空穴和带负电的自由电子）在内电场力作用下产生漂移运动，这与电子、空穴因浓度差异的扩散运动方向正好相反。
当空间电荷区域比较薄时内电场i E 较弱，载流子的漂移运动还弱于扩散运动，随着扩散的进行，空间电荷区厚度增加、内电场i E 加强，漂移运动增强，扩散运动的阻力变大，最终PN 结两侧载流子的漂移运动与扩散运动达到动态平衡，从N 区扩散到P 区的电子数目与在内电场i E 作用下从P 区漂移到N 区的电子数相等。
这时空间电荷区的宽度不再增加，电荷量不再增多，这个空间电荷区就叫PN 结。
P 端引线称为阳极A （Anode ），N 端引线称为阴级K(Cathode)。
当二极管（即PN 结）接上正向电压（简称正偏）时，二极管导电其PN 结等效正向电阻很小，管子两端正向电压降仅约1V 左右（大电流硅半导体电力二极管超过1V ，小电流硅二极管仅0.7V ，锗二极管约0.3V ）。
这时的二极管在电路中相当于一个处于导通状态（通态）的开关。
二极管正向导电时必须外加电压超过一定的门坎电压th V （又称死区电压），当外加电压小于死区电压时，外电场还不足以削弱PN 结内电场，因此正向电流几乎为零。
硅二极管的门坎电压约为0.5V ，锗二极管约为0.2V ，当外加电压大于th V 后内电场被大大削弱，电流才会迅速上升。
当二极管即PN 结接上反向电压（简称反偏）时，二极管不导电（简称截止或阻断）。
外电场使原内电场更增强。
多数载流子（P 区的空穴和N 区的电子）的扩散运动更难于进行。
只有受光、热激发而产生的少数载流子在电场力的作用下产生漂移运动。
这个极小电流称为二极管的反向电流。
这些少数载流子的数目有限，并随环境温度的升高而增大。
当环温一定时，少数载流子的数目也维持一定。
因此在一定的温度下，二极管反向电流R I 在一定的反向电压范围内不随反向电压的升高而增大，故称二极管的反向电流为反向饱和电流S I 。
二极管外加反向电压时仅在当外加反向电压R V 不超过某一临界击穿电压值RBR V 时才会使反向电流R I 保持为反向饱和电流S I 。
但是当外加反向电压R V 超过RBR V 后二极管被电击穿，反向电流迅速增加。
工作时若无特殊的限流保护措施，二极管被电击穿后将造成PN 结的永久损坏。
为防止二极管出现电击穿，使用中通常只允许施加于二极管的最高反向工作电压R V 为其击穿电压RBR V 的二分之一。
PN 结中的电荷量Q 与外加电压V 有关。
PN 结的等效电容称为结电容，V Q C / 。
当PN 结处于正偏时R 为正向电阻，其值很小，结电容C 很大。
当PN 结处于反偏时，R 为反向电阻，其值很大，但这时结电容很小。
二极管从导通状态（C 很大存储电荷多）转到截止阻断状态时，需要一定的时间消失存储电荷Q 以后，二极管才能恢复反向阻断电压的能力而处于截止状态，然后在反向电压作用下，仅流过很小的反向饱和电流S I （5～10µA ）。