电子技术基础

《电子技术基础》节后思考与问题解答

第1章节后思考与问题解析

1.1 思考与问题解答：

1、什么是本征激发？什么是复合？少数载流子和多数载流子是如何产生的？

答：由于温度升高、光照作用等原因，使本征半导体中的价电子挣脱共价键的束缚游离到晶体中成为自由电子的现象称为本征激发，同样原因使价电子跳进相邻空穴的填补运动称为复合。在本征半导体中掺入五价杂质元素后，自由电子数量浓度大大于空穴载流子数量而成为多了；掺入三价杂质元素后，空穴载流子浓度大大于自由电子载流子数量而成为多子。

2、半导体的导电机理和金属导体的导电机理有何区别？

答：金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电，而半导体中有自由电子和空穴两种载流子同时参与导电，这是它们导电机理上的本质区别。

3、什么是本征半导体？什么是N型半导体？什么是P型半导体？

答：经过提纯工艺后，使半导体材料成为具有共价键结构的单晶体，称为本征半导体。在本征半导体中掺入五价杂质元素后可得到N型半导体，N型半导体中多子是自由电子，少子是空穴，定域的离子带正电；本征半导体中掺入三价杂质元素后可得到P型半导体，P型半导体中多子是空穴，少子是自由电子，定域的离子带负电。

4、由于Ｎ型半导体中多数载流子是电子，因此说这种半导体是带负电的。这种说法正确吗？为什么？

答：无论多子是自由电子或是空穴，只是载流子的数量不同，对于失电子的原子来讲，成为正离子，对于得电子的原子来讲，成为负离子。但是，整块半导体晶体中的正、负电荷数并没有发生变化，所以半导体本身呈电中性。

5、试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。这两种击穿能否造成PN结的永久损坏？

答：雪崩击穿是碰撞式的击穿，通常在强电场下发生；齐纳击穿是场效应式的击穿，这两种击穿都属于电击穿，电击穿可逆，通常不会造成PN结的永久损坏。

6、何谓扩散电流？何谓漂移电流？何谓PN结的正向偏置和反向偏置？PＮ结具有哪种显著特性？

答：PN结正向偏置时通过的多子形成的电流称为扩散电流，PN结反向偏置时出现的少子形成的电流叫做漂移电流。P区加电源正极、N区接电源负极为正向偏置，反之为反向偏置。PN结的显著特性是单向导电性。

1.2 思考与问题

1、何谓死区电压？硅管和锗管死区电压的典型值各为多少？为何会出现死区电压？

答：当外加的正向电压的电场不足于克服PN结内电场时，此时的正向电压值为死区电压。硅管的死区电压典型值是0.5V，锗管的死区电压典型值是0.1V。

2、为什么二极管的反向电流很小且具有饱和性？当环境温度升高时又会明显增大？

答：二极管的反向电流是由少子构成的，而少子是受本征激发和复合产生的。在温度不变时，少子的数量基本不变，具有饱和性。当环境温度升高时，本征激发和复合运动加剧，少子的数量随温度升高而增加很多，造成反向电流增大。

3、把一个1.5V的干电池直接正向连接到二极管的两端，会出现什么问题？

答：把一个1.5V的干电池直接正向连接到二极管的两端，因二极管的正向管压降小于1.5V，所以会使正向电流进一步增大，二极管易过热损坏。所以当正向电压大于二极管管压降时，一定要要电路中串接一个限流分压电阻。

4、二极管的伏安特性曲线上可分为几个区？能否说明二极管工作在各个区时的电压、电流情况？

答：二极管的伏安特性曲线上分死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区四个区域。死区时由于正向电压不足以克服PN结的内电场作用，所以正向电流基本为零；正向导通区的电压值等于二极管导通压降值，电流为扩散电流，即正向导通电流；反向截止区，反向电压只要不超过U RM，反向电流基本可视为零；反向击穿区的反向电压值超过U RM，因此反向电流突然骤增，二极管被击穿。

5、半导体二极管工作在反向击穿区，是否一定被损坏？为什么？

答：半导体二极管工作在反向击穿区时，如果属于齐纳击穿或雪崩击穿的电击穿，二极管不会损坏，但持续增大的结温使电击穿变成了热击穿时，二极管将永久损坏。

6、理想二极管电路如图1.16所示。已知输入电压u i＝10sinωt V，试画出输出电压u0的波形。

答：（a）图：分析时可把图中二极管视为理想二极管（二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大），当输入正弦波电压低于－5V 时，二极管D导通，输出电压u O=u i；当输入正弦波电压高于－5V时，二极管D 截止，输出电压u O=－5V，波形如右图所示：

u o/u i

ωt 0

10V

图1.16 思考题6电路图

（b ）图：图中二极管也看作理想二极管，当输入正弦波电压高于＋5V 时，二极管D 导通，输出电压u O =u i ；当输入正弦波电

压低于＋5V 时，二极管D 截止，输出电压

u O =＋5V ，波形如下图所示：

1.3思考与问题解答

1、稳压二极管正常工作时在哪个区

域？使用时应注意什么？

答：稳压二极管正常工作时在反向击穿区。使用时为保证稳压管不被过流损坏，应串联一个合适的限流电阻。

2、发光二极管正常工作时在哪个区域？导通电压与普通二极管有何不同？

答：发光二极管正常工作时在正向导通区，因发光二极管是功率型器件，所以其正向导通电压比普通二极管高，至少要在1.3V 以上。

3、光电二极管正常工作时在哪个区域？其导过的电流大小取决于什么？

答：光电二极管正常工作时是在反向截止区，其导通电流的大小取决于光照强度。

4、变容二极管正常工作时在哪个区域？变容二极管正向偏置和反向偏置时的结电容有何不同？

答：变容二极管正常工作时在反向截止区。当变容二极管的

PN 结正偏时，由于扩散电容C D 与正偏电流近似成正比，因此PN

结的结电容以扩散电容C D 为主；当PN 结反偏时，由于PN 结的

反向电阻很大，此时PN 结的结电容容抗将随工作频率的提高而降

低，势垒电容C B 随反向偏置电压的增大而变化，这时PN 结上的

结电容又以势垒电容C B 为主，

5、试判断图1.23所示电路中二极管各处于什么工作状态？设各二极管的导通电压为0.7V ，求输出电压U AO 。

答：假设O 点为参考电位点，则V B ＝－15V ，V C ＝0V ，若R 中无电流时，V A ＝－8V 。V D1由于正向偏置导通；导通后V A ＝－0.7V ，所以输出电压V AO ＝－0.7V 。

1.4思考与问题解答

1、双极型三极管的发射极和集电极是否可以互换使用？为什么？

答：双极型三极管的发射极和集电极虽然类型相同，但它们的掺杂浓度和内部结构有较大差异，因此在使用过程中不能互换，否则会降低管子的电流放大能力甚至失去电流放大能力。

2、三极管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于β？ u o /u i ωt 0 10V 图1.23 思考题5图