2021年考研《电子技术基础》考研真题与考点归纳

2021年考研《电子技术基础》考研真题与考点归纳第一部分模拟部分

第1章半导体二极管

1.1 考点归纳

一、半导体基础知识

1．半导体的分类

（1）本征半导体

①概念

本征半导体是指纯净的具有晶体结构的半导体。

②载流子：自由电子和空穴。

③本征激发

受光照或热激发，半导体中共价键的价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚，成为自由电子，此时共价键中留下一个空位，即空穴。

（2）杂质半导体

①N型半导体

N型半导体是通过掺杂具有5个价电子的施主杂质形成的，如锑、砷和磷。自由电子浓度远大于空穴浓度，因此电子为多数载流子，空穴为少数载流子，显电中性。

②P型半导体

P型半导体是通过掺杂具有3个价电子的受主杂质形成的，如硼、镓和铟。空穴浓度远大于自由电子浓度，因此空穴为多数载流子，电子为少数载流子，显电中性。2．半导体特性

半导体导电性能的两个重要特性：掺杂特性与温度特性。掺杂浓度增大，温度升高，导电能力增强。

二、PN结

1.PN结的形成

（1）耗尽区

PN结是指由P型半导体和N型半导体相结合形成的不能移动的正、负离子组成的空间电荷区，又称耗尽区。

（2）内电场

在空间电荷区的两侧，P区带负电，N区带正电，形成内电场，方向由N区指向P 区，可以阻止载流子的运动。

2.PN结的单向导电性

（1）正向导通

PN结外加正向电压时，与内外电场方向相反，外电场的存在削弱内电场，使耗尽区变窄，促进扩散运动，从而形成较大的正向电流。正向偏置的PN结表现为一个阻值很小的电阻。

（2）反向截止

PN结外加反偏电压时，内电场和外电场的方向相同，增强内电场，使耗尽区变宽，形成了较小的反向电流。反向偏置的PN结表现为一个阻值很大的电阻。

3.PN结反向击穿

PN结的反向击穿是指当PN结的反向电压逐渐增加到一定数值时，反向电流会突然快速增加的现象。

（1）电击穿

雪崩击穿发生在低掺杂的PN结中，击穿电压较低；齐纳击穿发生在高掺杂的PN 结中，击穿电压较高。这两种击穿过程是可逆的。

（2）热击穿

反向电压和反向电流的乘积超过PN结的容许耗散功率，使结温上升直至过热而烧毁，此过程是不可逆的。

4.PN结电容

扩散电容C D：因扩散运动在PN结附近形成的电容。

势垒电容C B：当PN结外加反向电压时，呈现出来的电容效应。

PN结的电容效应在交流信号作用下才会表现出来。PN结正向偏置时，主要是扩散电容；PN结反向偏置时，主要是势垒电容。

三、二极管

1．二极管的结构和分类

（1）二极管的构成

半导体二极管是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极，导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。

（2）二极管的分类

按材料的不同，二极管可分为硅管和锗管；

按用途的不同，二极管可分为普通二极管、整流二极管和稳压二极管等；

按结构的不同，二极管可分为点接触型、面接触型和平面型，其中，点接触型二极管适用于高频电路的检波或小电流整流，也可用作数字电路的开关元件，面接触型二极管适用于低频整流，平面型二极管适用于脉冲数字电路做开关管。

2．二极管的伏安特性

（1）伏安特性

二极管的伏安特性方程：

二极管的伏安特性对温度很敏感，温度升高时，正向特性曲线向左移，反向特性曲线向下移，如图1-1所示。

图1-1 二极管的伏安特性

（2）工作模式

①正向特性

a．当外加正向电压很低时，正向电流几乎为零；

b．当正向电压超过一定数值时，才有明显的正向电流，这个使二极管开始导通的临界电压称为开启电压，通常硅管的开启电压约为0.5V，锗管的开启电压约为0.1V；

c．当正向电压大于开启电压后，正向电流迅速增长，曲线接近上升直线，二极管的正向压降变化很小，硅管的正向压降约为0.6～0.7V，锗管的正向压降约为0.1～

0.3V。

②反向特性

二极管加上反向电压时，形成很小的反向电流，当反向电压在一定范围内增大时，反向电流的大小基本恒定，称为反向饱和电流。

③反向击穿特性

当二极管的外加反向电压大于反向击穿电压时，反向电流突然急剧增加，此时二极管反向击穿，反向击穿后，电流的微小变化会引起电压很大变化。

3．二极管的主要参数

（1）最大整流电流：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压：二极管使用时允许加的最大反向电压。

（3）反向电流：二极管未击穿时的反向电流。

（4）最高工作频率：二极管单向导电作用开始明显退化时的交流信号频率。（5）反向恢复时间t rr：：t rr＝t s＋t t

t s：发生反转后二极管电流保持，以便少数载流子在相反材料中恢复多数载流子状态。

t t：过了存储阶段，电流将减少到与非导通区域近似的等级，这个周期由t t标记。

图1-2 定义反向恢复时间

4．二极管的基本电路及分析方法

（1）图解分析法

二极管的电路图如图1-3（a）所示，二极管的V-I特性曲线如图1-3（b）所示，交点Q的坐标值（V D，I D）即为电路的工作点。

（a）电路图

(b)图解分析

图1-3 二极管的图解分析法

（2）二极管电路的简化模型

表1-1 二极管简化模型

（3）二极管的小信号电路模型

施加在工作点Q附近的微小的增量信号，二极管可等效为一个电阻r i：