A.伏安特性与一般半导体二极管相同,具有单向导电性.B.阈值(精)

电子课后答案 (1)

第1章自测题一、填空题：1、N型半导体是在本征半导体中掺入极微量的五价元素组成的。

这种半导体内的多数载流子为自由电子，少数载流子为空穴，定域的杂质离子带正电。

2、双极型三极管内部有基区、发射区和集电区，有发射结和集电结及向外引出的三个铝电极。

3、因PN结具有单向导电性，当PN结正向偏置时，内、外电场方向相反，PN 结反向偏置时，其内、外电场方向相同。

4、二极管的伏安特性曲线可划分为四个区，分别是死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。

5、用指针式万用表检测二极管极性时，需选用欧姆挡的R×1k档位，检测中若指针偏转较大，可判断与红表棒相接触的电极是二极管的阴极；与黑表棒相接触的电极是二极管的阳极。

检测二极管好坏时，若两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很大，说明二极管已经被击穿；两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很小时，说明该二极管已经老化不通。

6、BJT中，由于两种载流子同时参与导电因之称为双极型三极管，属于电流控制型器件；FET中，由于只有多子一种载流子参与导电而称为单极型三极管，属于电压控制型器件。

7、当温度升高时，二极管的正向电压减小，反向电压增大。

8、稳压二极管正常工作应在反向击穿区；发光二极管正常工作应在正向导通区；光电二极管正常工作应在反向截止区。

9、晶闸管有阳极、阴极和门控极三个电极。

10、晶闸管既有单向导电的整流作用，又有可以控制导通时间的作用。

晶闸管正向导通的条件是阳极加正电压时，门控极也要有正向触发电压，关断的条件是晶闸管反偏或电流小于维持电流。

二、判断下列说法的正确与错误：1、P型半导体中定域的杂质离子呈负电，说明P型半导体带负电.。

（错）2、双极型三极管和场效应管一样，都是两种载流子同时参与导电。

（错）3、用万用表测试晶体管好坏和极性时，应选择欧姆档R×10k档位。

（错）4、温度升高时，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。

（对）5、无论任何情况下，三极管都具有电流放大能力。

2020—2021学年下学期水利水电工程专业《电工与电子技术》期末考试题试卷(卷A)

2020—2021学年下学期水利水电工程专业《电工与电子技术》期末考试题试卷（卷A ）题号一二三四五总分得分一、填空题（每小题1分，共计50分）。

1.射极输出器的三个特点是＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2.三极管是一种控制器件，控制电流，能实现对电流的控制，这就是三极管的作用。

3.共射基本放大电路的电压放大倍数为负值，说明输出信号与输入信号相位相差。

4.放大电路未接输入信号是的状态称为，其在特性曲线上对应的点为；有信号输入时的状态称为，动态工作点移动的轨迹为。

5.逻辑代数的运算法则有＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

6.七段LED 有和两种接法。

7.触发器有个稳定状态。

8.实现三种基本逻辑运算的门电路是门、门、门。

…○…………○………装…………○…………订…………○…………线…………○…………院系：专业班级：学号：姓名：座位号：9.把连接发电厂与电力用户之间的叫做电力网。

10.把发电厂、电力网及其电力用户组成的统一整体叫做。

11.把由35KV及以上输电线路和组成的电力网叫做输电网。

12.一类负荷对供电可靠性的要求是。

13.把电力用户从两个及以上方向取得电能的电力网叫做。

14.将电气设备的金属外壳或构架与接地装置良好连接的保护方式叫做。

15.保护接零适用于的低压电网。

16.把利用电工测量对电路中各个物理量，如电压、电流、功率、电能等参数进行的实验测量叫做“电工测量”。

17. 8421BCD码为1001，它代表的十进制数是。

18.逻辑门电路中，最基本的逻辑门是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

19.逻辑代数有和两种逻辑值，它们并不表示数量的大小，而是表示两种的逻辑状态。

20.编码是指的过程。

21.触发器具有个稳定状态，在输入信号消失后，它能保持不变。

半导体的导电特性课件

动画1-1本征半导体的导电特性
动画1-2空穴的运动
3 杂质半导体：
N型半导体（电子型半导体）
——在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成 N型半导体,也称电子型半导体。
因五价杂质原子中四个价电子与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。
vi
RL vo
vo
t
例3：设二极管的导通电压忽略，已知
vi=10sinwt(V)，E=5V，画vo的波形。
vi 10v
5v
R
t
D
vo
vi
E
vo
5v
t
例4：电路如下图，已知v=10sin(t)(V)，
E=5V，试画出vo的波形
vi
解：
t
vD
t
例5：VA=3V, VB=0V，求VF (二极管的导通电压忽略)
PN结区的少子在内电场的
作用下形成的漂移电流大
于扩散电流，可忽略扩散电流，由于漂移电流是少子
外电场
形成的电流，故反向电流
非常小，PN结呈现高阻性。
在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。
•P型半导体中空穴数>>自由电子数
•自由电子为 P型半导体的少数载流子，空穴为 P型半导体的多数载流子
P型半导体简化图
Si
B
Si
Si
Si
Si
4 杂质对半导体导电性的影响
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响。
一些典型的数据如下:
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3

《模拟电子技术基础(第3版_陈梓城)》多媒体课件第1章半导体二极管及其应用

1.1.2 半导体二极管的结构、类型、电路符号一、半导体二极管的内部结构示意图
以PN结为管芯，在P区和N区均接上电极引线，并以外壳封装，就制成了半导体二极管，简称二极管。
从P区接出的引线称为二极管的阳极（Anode）,从N区接出的引线称为阴极（Cathode）。
图1.1.4 二极管内部结构示意图、电路符号、实物图 (a)内部结构 (b)图形符号（c）整流二极管实物图
3.掺杂特性本征半导体的导电能力差，但是在本征半导体中掺入
某种微量元素（杂质）后，它的导电能力可增加几十万甚至几百万倍。
人们正是通过掺入某些特定的杂质元素，精确地控制半导体的导电能力，制成各种性质、用途的半导体器件。
图1.1.2 掺杂半导体共价键结构示意图 (a)N型半导体 (b)P型半导体
当温度下降时，半导体材料的导电能力显著下降。利用半导体对温度十分敏感的特性，制成了工业自动控制装置中常用的热敏电阻。
1.1 半导体二极管
2. 光敏特性某些半导体，受到光照时，半导体就像导体一样，导电
能力很强；当没有光线照射时，就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏”特性。光照强度越强，半导体的导电性能越好。
图1.1.3 N型半导体和P型半导体简化结构示意图 (a)N型半导体简化结构示意图 (b)P型半导体简化结构示意图
N型半导体是否带负电？为什么？
三、PN结及其单向导电性
如果通过一定的生产工艺把半导体的P区和N区部分结合在一起，则它们的交界处就会形成一个很薄的空间电荷区，称为PN结（PN Juntion）。 PN结具有单向导电性，外加偏置电压，正偏导通，反偏截止。即P区电位高于N区，PN结通导，相当于开关闭合；P区电位低于N区电位，PN结截止，相当于开关断开。

半导体物理名词解释总结

半导体物理名词解释1.有效质量：a 它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用 b 可以由实验测定，因而可以很方便的解决电子的运动规律2.空穴：定义价带中空着的状态看成是带正电荷的粒子，称为空穴意义a 把价带中大量电子对电流的贡献仅用少量的空穴表达出来b金属中仅有电子一种载流子，而半导体中有电子和空穴两种载流子，正是这两种载流子的相互作用，使得半导体表现出许多奇异的特性，可用来制造形形色色的器件3.理想半导体（理想与非理想的区别）：a 原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上，而是在其平衡位置附近振动b 半导体材料并不是纯净的，而是含有各种杂质即在晶格格点位置上存在着与组成半导体材料的元素不同其他化学元素的原子 c 实际的半导体晶格结构并不是完整无缺的，而存在着各种形式的缺陷4.杂质补偿：在半导体中，施主和受主杂质之间有相互抵消的作用通常称为杂质的补偿作用5.深能级杂质：非Ⅲ、Ⅴ族杂质在硅、锗的禁带中产生的施主能级距离导带较远，他们产生的受主能级距离价带也较远，通常称这种能级为深能级，相应的杂质为深能级杂质6.简并半导体：当E-E F》k o T不满足时，即f（E）《1，[1-f（E）]《1的条件不成立时，就必须考虑泡利不相容原理的作用，这时不能再应用玻耳兹曼分布函数，而必须用费米分布函数来分析导带中的电子及价带中的空穴的统计分布问题。

这种情况称为载流子的简并化，发生载流子简并化的半导体被称为简并半导体（当杂质浓度超过一定数量后，载流子开始简并化的现象称为重掺杂，这种半导体即称为简并半导体7.热载流子：在强电场情况下，载流子从电场中获得的能量很多，载流子的平均能量比热平衡状态时的大，因而载流子与晶格系统不再处于热平衡状态。

温度是平均动能的量度，既然载流子的能量大于晶格系统的能量，人们便引入载流子的有效温度T e来描写这种与晶格系统不处于热平衡状态时的载流子，并称这种状态载流子为热载流子8.砷化镓负阻效应：当电场达到一定値时，能谷1中的电子可从电场中获得足够的能量而开始转移到能谷2，发生能谷间的散射，电子的动量有较大的改变，伴随吸收或发射一个声子。

发光二极管(LED)和LD

LED的应用

数字显示用显示器利用LED进行数字显示，有点矩阵型和字段型两种方式。点矩阵型如图示，使 LED发光元件纵横按矩阵排列，按需要显示的数字只让相应的元件发光。为进行数字显示，每个数字需要７行５列的矩阵，共需35个元件。除数字之外，还可显示英文字符、罗马字符、日文假名等，其视认性也很好。
LED的应用

光源 LED除用做显示器件外，还可用做各种装置、系统的光源。如电视机、空调等的遥控器的光源。在光电检测系统及光通信系统中，也可作为发射光源来使用。当然在这两个领域中的应用有一定限制，如由于LED相干长度短，不适合做为大量程干涉仪的光源；在目前的数字光纤通信系统中，由于光纤存在色散特性， LED的宽光谱将导致脉冲的展宽，限制系统的通信容量， LED只适合于低速率、短距离光纤通信系统。
LED的特点及应用

５、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场地面的信号光源，是一个新的应用领域。
LED的应用
指示灯在LED的应用中，首先应举出的是各种类型的指示灯、信号灯， LED正在成为指示灯的主要光源。LED的寿命在数十万小时以上，为普通白炽灯的100倍以上，而且具有功耗小、发光响应速度快、亮度高、小型、耐振动等特点，在各种应用中占有明显的优势.
LD的谐振腔
注入电流
解理面
有源区
解理面
L
R1 Z＝0
增益介质
R2 Z＝L
LD的阈值条件

光在谐振腔内往返一次不衰减的条件为：
gL L 1/ 2 ln 1 R1R2

式中R1，R2为谐振腔两个反射面的反射率， g为增益系数，L为谐振腔长， α为损耗系数。端面损内部损总损耗 + 总增益耗耗

模拟电子技术试题及答1(优.选)

模拟电子技术基础一、填空题：1、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为导体，半导体和绝缘体三类。

2、导电性能介于导体和绝缘体之间物质是半导体。

3、半导体具有热敏特性、光敏特性、参杂的特性。

4、PN结正偏时，P区接电源的正极，N极接电源的负极。

5、PN结具有单向导电特性。

6、二极管的P区引出端叫正极或阳极，N区的引出端叫负极或阴极。

7、按二极管所用的材料不同，可分为硅二极管和锗二极管两类；8、按二极管用途不同，可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管。

9、二极管的正向接法是二极管正极接电源的正极，负极接电源的负极；反响接法相反。

10、硅二极管导通时的正向管压降约0.7V ，锗二极管导通时的管压降约0.3V。

11、使用二极管时，应考虑的主要参数是最大整流电流，最高反向电压和反向电流。

12、发光二极管将电信号转换为光信号。

13、变容二极管在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动调节本机震荡频率。

14、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为零。

15、三极管是电流控制元件。

16、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结正偏，集电结反偏。

17、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic变大，发射结压降变小。

18、三极管处在放大区时，其集电结电压小于零，发射结电压大于零。

19、三极管的发射区杂质浓度很高，而基区很薄。

20、三极管实现放大作用的内部条件是：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小.21、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为100 。

22、三极管的三个工作区域分别是饱和区、放大区和截止区。

23、发射结﹍正向﹍偏置，集电结正向偏置，则三极管处于饱和状态。

27、共集电极电路电压放大倍数（1），输入电阻（大），输出电阻（小），常用在输入级，输出级或缓冲级。

测定半导体二极管的伏安特性

测定半导体二极管的伏安特性1背景知识电子器件的伏安特性电子器件的伏安特性是指流过电子器件的电流随器件两端电压的变化特性测定出电子器件的伏安特性，对其性能了解与其实际应用具有重要意义。

在生产和科研中，可用晶体管特性图示仪自动测绘其曲线，在现代实验技术中，可用传感器及计算机进行测定给出测量结果。

如果手头没有现成的自动测量仪器，提出应用电流表和电压表进行人工测量的方法，进行应急的测量是很有用的。

半导体二极管半导体二极管是具有单向导电性的非线性电子元件，其电阻值与工作电流（或电压）有关。

二极管的单向导电性就是PN结的单向导电性：PN结正向偏置时，结电阻很低，正向电流甚大（PN结处于导通状态）；PN结反向偏置时，结电阻很高，反向电流很小（PN结处于截止状态），这就是PN结的单向导电性。

（正向偏置）；（反向偏置）。

二极管的结构：半导体二极管是由一个PN结，加上接触电极、引线和管壳而构成。

按内部结构的不同，半导体二极管有点接触和面接触型两类，通常由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极。

二极管的伏安特性及主要参数：二极管具有单向导电性，可用其伏安特性来描述。

所谓伏安特性，就是指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系曲线，如下图所示。

这个特性曲线可分为正向特性和反向特性两个部分。

图1二极管的伏安特性曲线（1）正向特性当二极管加上正向电压时，便有正向电流通过。

但是，当正向电压很低时，外电场还不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向电流很小，二极管呈现很大的电阻。

当正向电压超过一定数值（硅管约，锗管约）以后，内电场被大大削弱，二极管电阻变得很小，电流增长很快，这个电压往往称为阈电压UTH（又称死区电压：0-U0）。

二极管正向导通时，硅管的压降一般为，锗管则为。

导通以后，在二极管中无论流过多大的电流（当然是允许范围之内的电流），在极管的两端将始终是一个基本不变的电压，我们把这个电压称为二极管的“正向导通压降”。

汽车电工电子技术学习情境5汽车模拟电路任务1 认知二极管

学习情境5 汽车模拟电路【学习目标】1.掌握二极管的工作特性及其常见电路，比如钳位电路、限幅电路和整流电路；2.掌握晶体管的工作特性及其基本放大电路；3.掌握晶体管的开关作用；4.掌握特殊的二极管和晶体管；5.掌握二极管和晶体管在汽车上的应用。

【项目描述】二极管和晶体管是汽车模拟电路的主要器件。

学习情境5主要讲述了二极管的工作原理及其常见电路；晶体管的工作原理及其基本放大电路。

它们以体积小、质量小、功耗小、寿命长、可靠性高等优点在近年获得了迅速发展，它们在汽车上应用广泛。

二极管和晶体管也是数字电路的主要器件，所以认识二极管和晶体管非常重要。

任务5.1 认知二极管5.1.1 半导体基本知识1 P型与N型半导体在物理学中，按照材料的导电能力，可以把材料分为导体与绝缘体。

衡量导电能力的一个重要指标是电阻率，导体的电阻率小于10-6Ωcm，绝缘体的电阻率大于106Ωcm，介于导体与绝缘体之间的物质被称为半导体。

在电子技术中，常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）和化合物半导体, 如砷化镓（GaAs）等，目前最常用的半导体材料是硅。

目前半导体工业中使用的材料是完全纯净、结构完整的半导体材料，这种材料称为本征半导体。

当然，绝对纯净的物质实际上是不存在的。

半导体材料通常要求纯度达到99.999999％，而且绝大多数半导体的原子排列十分整齐，呈晶体结构。

本征硅原子最外层有四个电子，其受原子核的束缚力最小，称为价电子，如图5-1所示。

晶体的结构是三维的，在晶体结构中，原子之间的距离非常的近，每个硅原子的最外层价电子不仅受到自身原子核的吸引，同时也受到相邻原子核的吸引，使得其为两个原子核共有，形成共有电子对，称为共价键结构。

在热力学温度零度（即T＝0 K，约为-273.15℃）时，所有价电子被不能导电。

在本征半导体中掺入五价元素磷。

由于掺入杂质比例很小，不会破坏原来的晶体结构。

掺入的磷原子取代了某些位置上的硅原子，如图5-2所示。

电子技术基础(1、2、5)复习题

半导体二极管一、、选择1、下图中，（）二极管处于正向偏置（全部为硅管）。

2、杂质半导体比纯净半导体导电能力（）。

A．强B．弱C．一样3.PN结正向偏置时（）。

A．P区接电源正极，N区接电源负极B．N区接电源正极，P区接电源负极C．电源极性可以任意调换D．不接电源4.当外界温度升高时，半导体的导电能力（）。

A．不变B．增加C．显著增加D．先减小后增加5. PN结的最大特点是具有（）。

A．导电性Ｂ．绝缘性Ｃ．单向导电性6. 变容二极管在电路中使用时，其PN结是（）。

A．正向运用B．反向运用 C. 正反向均可7 、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8. 测量二极管（小功率）的管脚极性时，万用表的电阻档应选（）。

A．R×1 B．R×10 C．R×100或R×1k D．R×10k9.在电路中测得某二极管正负极电位分别为3V与10V，判断二极管应是（）。

A．正偏B．反偏C．零偏10. 测量二极管反向电阻时，若用两手将两管脚捏紧，其电阻值会（）。

A．变大B．先变大后变小C．变小D．不变11. 2AP9表示（）。

A．N型材料整流管B．N型材料稳压管C．N型材料普通管D．N型材料开关管12.二极管正反向电阻相差（）。

A．越小越好B．越大越好C．无差别最好D．无要求13. 加在二极管上的正向电压大于死区电压，其两端电压为( )。

A.随所加电压增加而变大B. 0.7V左右C.随所加电压增加而减小D．随所加电压增加变化不大14. 用万用表R×100Ω挡来测试二极管，其中( )说明管子是好的。

A．正、反向电阻都为零B．正、反向电阻都为无穷大C．正向电阻为几百欧，反向电阻为几百千欧D．反向电阻为几百欧，正向电阻为几百欧15. 把电动势为1.5V的干电池的正极直接接到一个硅二极管的正极，负极直接接到硅二极管的负极，则该管（）。

A．基本正常B．击穿C．烧坏D．电流为零16.当加在硅二极管两端的正向电压从0开始逐渐增加时，硅二极管( )。

2020—2021学年第二学期医用电子仪器与维护专业《电工与电子技术》期末考试题试卷(卷B)

（卷B ）题号一二三四五总分得分一、填空题（每小题1分，合计40分）。

1. Y —△形降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成 Y 形，以降低启动电压，限制启动电流，待电动机启动后，再把定子绕组改接成 △形，使电动机全压运行。

这种启动方法适用于在正常运行时定子绕组作 △形连接的电动机。

2. 异步电动机的旋转磁场方向与通入定子绕组中三相电流的相序有关。

异步电动机的转动方向与旋转磁场的方向相同。

旋转磁场的转速决定于旋转磁场的磁极对数和电源频率。

3. 熔断器在电路中起短路保护作用；热继电器在电路中起过载保护作用。

4．三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。

电机的铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压制成。

电动机的定子绕组可以联接成三角形或星形两种方式。

5．在RL 串联电路中，U R =16V ，U L =12V ，则总电压为 20V 。

…○…………○………装…………○…………订…………○…………线…………○…………6．已知电流A )20314sin(230 A,)30314sin(22021︒-=︒+=t i t i 。

则电流i 1的相位超前电流i 2的相位。

7．在电路中把非电能转换成电能的设备称为电源。

把电能转换成非电能的设备则称为负载。

8．电容元件的正弦交流电路中，电压有效值不变，频率增大时，电路中电流将增加。

9．在低压系统中，中线不允许断开，因此不能安装保险丝和开关。

10．三相变压器的额定电压，无论原方或副方的均指其线电压；而原方和副方的额定电流均指其线电流。

11．电动机常用的两种降压起动方法是 Y-Δ降压起动和自耦补偿器降压起动。

12．转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。

转子转速越接近磁场转速，则转差率越小。

对应于最大转矩处的转差率称为临界转差率。

13．降压起动是指利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机达到一定的转速后，再使其恢复到额定电压情况下正常运行。

半导体二极管及其应用习题解答..

第1章半导体二极管及其基本电路1.1 教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。

教学内容与教学要求如表1.1所示。

要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。

主要掌握半导体二极管在电路中的应用。

表1.1 第1章教学内容与要求1.2 内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。

常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。

本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。

自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。

本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。

但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体(1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。

N型半导体呈电中性。

(2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。

P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。

P型半导体呈电中性。

在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。

而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。

1.2.2 PN结及其特性1．PN结的形成在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。

PN 结是构成其它半导体器件的基础。

2．PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性。

外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。

3. PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性： )1(TS -=U U eI I式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。

第1章半导体元件及其特性

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注意：注意：半导体与导体不同，半导体与导体不同，内部有两种载流子参与导电——自由电子与空穴。在流子参与导电自由电子与空穴。自由电子与空穴外加电场的作用下，外加电场的作用下，有： I=In（电子电流）+Ip（空穴电流）电子电流）空穴电流）空穴导电的实质是价电子的定向移动！空穴导电的实质是价电子的定向移动！
这四个价电子不仅受自身原子核的束缚，这四个价电子不仅受自身原子核的束缚，还受到相邻原子核的吸引，从而形成了共价键结构，如下图所示：原子核的吸引，从而形成了共价键结构，如下图所示：价电子（热激发）价电子（热激发）自由电子-空穴对自由电子空穴对复合平衡
（1）温度越高，自由电子空穴）温度越高，自由电子-空穴对数目越多；对数目越多；空穴数目相等，（2）自由电子空穴数目相等，）自由电子-空穴数目相等对外不显电性。对外不显电性。硅（锗）原子在晶体中的共价键排列
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1.1.1 半导体的特点
1.半导体的特点半导体的特点半导体是制造电子器件的主要原料，半导体是制造电子器件的主要原料，它的广泛应用不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是它的电阻率可以随温度、光照、杂质等因素的不同而呈现显著的区别。可以随温度、光照、杂质等因素的不同而呈现显著的区别。
第 1 章
半导体元件及其特性
半导体基础知识与PN结半导体基础知识与结二极管晶体管场效应管本章小结
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1.1
半导体基础知识 PN结与PN结
主要要求：主要要求：
了解半导体材料的基本知识了解半导体材料的基本知识半导体理解关于半导体的基本概念理解关于半导体的基本概念半导体理解PN结的形成理解PN结的形成 PN 掌握PN结的单向导电作用掌握PN结的单向导电作用 PN

线性与非线性元件的伏安特性

线性与非线性元件的伏安特性一、实验目的1、掌握线性与非线性元件伏安特性的测试方法。

2、加深对线性与非线性元件的理解。

3、掌握常用电工仪表和设备的使用方法。

二、实验原理电路元件的特性一般可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系I ＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

电阻元件是电路中最常见的元件，有线性电阻和非线性电阻之分。

实际电路中很少是仅由电源和线性电阻构成的“电平移动”电路，而非线性器件却常常有着广泛的使用，例如非线性元件二极管具有单向导电性，可以把交流信号变换成直流量，在电路中起着整流作用。

万用表的欧姆档只能在某一特定的U和I下测出对应的电阻值，因而不能测出非线性电阻的伏安特性。

一般是用含源电路“在线”状态下测量元件的端电压和对应的电流值，进而由公式R＝U/I求测电阻值。

1．线性电阻元件的电阻值，在其额定电流以内电流作用下，其阻值基本上保持不变（温度影响可忽略）且符合欧姆定律：U=IR 其伏安特性为一过原点的直线。

如图2-1-1（a）。

2．非线性电阻的阻值在其额定电流以内电流作用下，会随着通过的电流变化而变化。

钨丝灯泡在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度（即电流）的改变而改变，并且具有一定的惯性，因此其伏安特性为一条曲线，如图2-1-1（b）。

可以看出，电流越大温度越高，对应的电阻也越大。

3．一般半导体二极管的伏安特性如图2-1-1(c)，正向压降很小（锗管约为0.2-0.3V，硅管约为0.5-0.7V），正向电流随正向压降的升高而急速上升，反向压降则从0一直增加到十几---几十伏时，反向电流增加很小。

所以，二极管具有单向导电性。

4．稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特殊，如图2-1-1(d)所示。

给稳压二极管加反向电压时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时，电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加反向电压的升高而增大，这便是稳压二极管的反向稳压特性。

物理实验讲义实验11 半导体二极管伏安特性的研究

实验3 半导体二极管伏安特性的研究世界上的物质种类繁多，但就其导电性能来说，大体上可分为导体、绝缘体和半导体三类。

某些物质，如硅、锗等，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。

半导体之所以引起人们极大的兴趣，原因并不在于它具有一定的导电能力，而在于它具有许多独特的性质。

同一块半导体材料，它的导电能力在不同的条件下会有非常大的差别，比如，在很纯的半导体中掺入微量的其他杂质，它的导电性能将有成千上万倍地增加，并且可以根据掺入杂质的多少来控制半导体的导电性能。

人们正是利用半导体的这种独特的性质做出了各种各样的半导体器件。

本实验通过对常用的半导体器件—二极管特性的研究，了解PN结的特性、结构和工作原理，并测量二极管的部分参数。

【实验目的】1、了解PN结产生的机理和它的作用。

2、学习测量二极管伏安特性曲线的方法。

3、通过实验，加深对二极管单向导电特性的理解。

【仪器用具】HG61303型数字直流稳压电源、GDM-8145型数字万用表、滑线变阻器、FBZX21型电阻箱、C31-V型电压表、C31-A型电流表、FB715型物理设计性实验装置、可调电阻及导线若干、普通二极管、发光二极管、稳压二极管等【实验原理】1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。

一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。

对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。

至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1的曲线b、c。

伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。

半导体的导电特性

器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
5.1 半导体的导电特性
半导体的导电特性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做
成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
有少子形成的
反向电流ICBO。
ICBO ICE
N
基区空穴
B
向发射区的
P
扩散可忽略。
RB IBE
N
进入P 区的电子少部分与基区
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
EB
E IE
的空穴复合，形
成电流IBE ，多
数扩散到集电结。
从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收
集，形成ICE。
EC
发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形
( b) 面接触型
图 1 – 12 半导体二极管的结构和符号
5.2.2 伏安特性
特点：非线性
I
反向击穿电压U(BR)
反向电流在一定电压范围内保持常数。
P– + N 反向特性
外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。
正向特性
P+ – N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
动画
内电场被削弱，多子的扩散加强，
P IF
内电场 N
外电场
+–
形成较大的扩散电流。

半导体二极管的伏安特性

半导体二极管的伏安特性
半导体二极管最重要的特性是单向导电性。

即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。

反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图10－2所示。

图10－2中右上方为正向伏安特性，左下方为反向伏安特性。

当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。

但在开始的一段，由于外加电压很低。

外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（见曲线的OA段，该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0．5伏，锗管的死区电压约为0～0．2伏）。

当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长（曲线中的AB段）。

当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。

但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流（曲线中的OC段）。

由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大（曲线中的CD段）。

当反向电压增大到某一值（曲线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。

所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。

2003-11-23 《教学参考资料》初中物理第二册。

高中物理教科版选修(3-3)3.2 教学设计《半导体》(教科版)

《半导体》【知识与能力目标】知道身边形形色色的材料中按导电性不同可分为导体、半导体、绝缘体三大类。

【过程与方法目标】初步了解半导体的一些特点。

【情感态度价值观目标】了解半导体材料的发展对社会的影响。

【教学重点】半导体的一些特点。

【教学难点】半导体材料的发展对社会的影响。

学习本节，要注意通过实验来探究、观察，对教材所涉及的内容有初步的感性认识。

多媒体课件等。

1．半导体：导电性能介于道导体与绝缘体之间的物质．2．电阻率：表示材料的导电性能；电阻率ρ由材料的自身性质决定，而与形状无关；ρ＝ .3．分类：N 型半导体和P 型半导体．4．二极管：把N 型半导体和P 型半导体通过一定的技术手段结合在一起，形成PN 结；二极管具有单向导电的特性．5．三极管具有放大信号或开关电流的作用．S l R6．各种特殊性能的半导体器件(1)光敏电阻：是利用半导体材料在光照条件下，其电阻率迅速下降的半导体器件．(2)热敏电阻：是利用半导体材料在温度变化时，其电阻率迅速改变的半导体器件；电阻值随温度升高而增大的叫负温度系数热敏电阻，电阻值随温度升高而减小的叫正温度系数热敏电阻．(3)发光二极管：是通电后能发光的半导体器件，简称LED.1．在极低的温度下，纯净的半导体仍能很好地导电．(×)2．在有光照射时，有的半导体可以导电．(√)3．掺入一定杂质后，半导体的导电性能一定会变差．(×)在高分子合成材料，新型无机非金属材料、复合材料、光电子材料及金属材料中，能用作半导体的材料的有哪些？【提示】新型无机非金属材料和光电子材料．1．影响半导体导电性能的因素：温度、光照、掺入杂质．2．半导体的单向导电性的微观机理(以硅为例)(1)N型半导体：以自由电子参与导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．(2)P型半导体：以空穴参与导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．(3)PN结：P型半导体端为晶体二极管的正极，N型半导体端为晶体二极管的负极．3．二极管的单向导电性(1)二极管的符号是，接入电路时“＋”与电源正极相连，表示加正向电压，此时二极管导通，正向电阻很小．(2)二极管加反向电压时，电阻很大，但通常仍会有很小的电流，叫做漂移电流．7．半导体就是导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，以下关于其导电性能的说法中正确的是( )A．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间，性能稳定B．在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电C．在较高温度时，半导体的导电性能会大大增强，甚至接近金属的导电性能D．半导体中掺入杂质后，其导电性能会减弱E．半导体中掺入杂质后，其导电性能会增强【解析】半导体的导电性能受温度、光照及掺入杂质的影响，故A错误，B、C正确；掺入杂质后半导体的导电性能会大大增强，故D错误，E正确．【答案】BCE8．阅读下面的短文，回答下列问题．导体容易导电，绝缘体不容易导电．有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称作半导体，除了导电能力外，半导体有许多特殊的电学性能，使它获得了多方面的重要应用．有的半导体，在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随着温度的降低而迅速增大．利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精度高．(1)如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所在区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度刻度值为20 ℃(如图313甲所示)，则25 ℃的刻度值应在20 ℃的________边(选填“左”或“右”)．(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度的变化，请用图313乙中的器材(可增加元件)设计一个电路．热敏电阻在温度变化时，其电阻能迅速改变，故可以用它来测量很小范围内的温度变化. 释疑解难1、导体永远是导体，绝缘体永远是绝缘体吗?导体和绝缘体之间没有不可逾越的鸿沟。

激光二极管的特性

激光二极管的特性激光二极管的特性1、伏安特性半导体激光器是半导体二极管，具有单向导电性，其伏安特性与二极管相同。

反向电阻大于正向电阻，可以通过用万用表测正反向电阻确定半导体激光二极管的极性及检查它的PN结好坏。

但在测量时必须用1k以下的档，用大量程档时，激光器二极管的电流太大，容易烧坏。

2、P—I特性激光二极管的出射光功率P与注入电流I的关系曲线称为P-I曲线。

注入电流小于阈值电流Ith时，激光器的输出功率P很小，为自发辐射的荧光，荧光的输出功率随注入电流的增加而缓慢增加。

注入电流大于Ith时，输出功率P随注入电流的增加而急剧增加，这时P—I 曲线根本上是线性的。

当I再增大时，P—I曲线开始弯曲呈非线性，这是由于随着注入电流的增大，使结温上升，导致P增加的速度减慢。

判断阈值电流的方法：在P—I特性曲线中，激光输出段曲线的向下延长线与电流轴的交点为激光二极管的阈值电流。

3、光谱特性激光二极管的发射光谱由两个因素决定：谐振腔的参数，有源介质的增益曲线。

腔长L确定纵模间隔，宽W和高H决定横模性质。

如果W和H足够小，将只有单横模TEM00存在。

多模激光二极管在其中心波长附近呈现出多个峰值的光谱输出。

单纵模激光器只有一个峰值。

工作在阈值以上的1mm腔长的增益导引LD的典型发射光谱激光二极管是单模或多模还与泵浦电流有关。

折射率导引LD，在泵浦电流较小、输出光功率较小时为多模输出；在电流较大、输出光功率较大时那么变为单模输出。

而增益导引LD，即使在高电流工作下仍为多模。

折射率导引激光器光谱随光功率的变化发射光谱随注入电流而变化。

IIt 发射激光，光谱突然变窄。

因此，从激光二极管发射光谱图上可以确定阈值电流。

当注入电流低于阈值电流时光谱很宽，当注入电流到达阈值电流时，光谱突然变窄，出现明显的峰值，此时的电流就是阈值电流。

IIt 激光辐射4、温度特性半导体激光器的阈值电流随温度的升高而增加，变化关系可表示为：T/T0) Ith(T)?Aexp(式中T0是衡量阈值电流Ith对温度变化敏感程度的参数——叫特征温度，取决于器件的材料和结构等因素，T0值越大，表示Ith对温度变化越不敏感，器件的温度特性越好。