1 第一章 书习题解

第一章思考题与习题

1.1 空间电荷区是由电子、空穴还是由施主离子、受主离子构成的？空间电荷区又称为耗尽层，为什么？

答：空间电荷区是由施主离子和受主离子构成的。空间电荷区内因为多子的扩散和中和作用已经没有多余的电子和空穴了。所以又称为耗尽层。

1.2 如需将PN结二极管处于正向偏置，应如何确定外接电压的极性？

答：如需将PN结二极管处于正向偏置，外接电压的极性应该是P区端接高电位，N区端接低电位。

1.3 若PN结二极管处于反向偏置时，则耗尽区的宽度是增加还是减少？为什么？结电位发生什么变化？

答：若PN结二极管处于反向偏置时，因为外电场和内电场相同，加强了内电场的作用，促进了多子的扩散。因此，耗尽区的宽度增加，节电位也增加。

1.4 PN结二极管的单向导电性是在什么外部条件下才能显示出来？

答：在外部施加了正、反相电压且出现正相导通、反相截止时才能显示出来。

1.5 PN结两端存在内建电位差，若将PN结短路，问有无电流流过？

答：二极管短路时没有电流。原因是ＰＮ结两端虽有电位差，但是在半导体和金属电极接触处，也有"接触电位差"，后者抵消了ＰＮ结两端的电位差。金属一半导体结和ＰＮ结不同：（１）没有单向导电性，（２）接触电位差和外加电压的极性及幅值无关。这种接触叫做"欧姆接触"。从另一种角度分析，如果有电流，金属导线就会发热，二极管就要冷却。作为一个热平衡的整体，要产生这种现象是不可能的。所以，二极管短路时Ｉ＝０。

1.6 温度对二极管的正向特性影响小，对其反向特性影响大，为什么？

答：反向电路主要是少子漂移电流。二极管受光照后，光能激发半导体内的载流子，产生电子-空穴对。对Ｐ区和Ｎ区的多子来说，原来浓度很大，受光激发后浓度变化不大。但是对少子来说，原来浓度很小，受光激发后浓度可能增大很多倍。因此，光照对多子的扩散运动影响不大，但却大大加强了少子的漂移运动。在ＰＮ结电位差的作用下，这些增加的少子漂移过ＰＮ结，形成反向电流。光照愈强，反向饱和电流愈大。如果把二极管加热后，使之稳定在50°而不再加热，则在新的热平衡下，电表指示又将为零。总之，二极管要有电流，除了必须有ＰＮ结这一内因之外，还必须有外因，即必须外加能量。一般用电能，也可以用光能、热能、辐射能等。

1.7 如何用万用表的“Ω”挡来辨别一只二极管的阳、阴两极？（提示：模拟型万用表的黑笔接表内直流电源的正端，而红笔接负端）

答：如果二极管的内阻较小，模拟型万用表的黑笔接的是P端，而红笔接的是N端。否则，如果二极管的内阻较大，则模拟型万用表的黑笔接的是N端，而红笔接的是P端。

1.8 比较硅、锗两种二极管的性能。在工程实践中，为什么硅二极管应用得较普遍？答：锗有32 、硅有14 个电子，最外围都有四个价电子。电子数量越多，受热激发的后价电子脱离共价健束缚的可能性就越大，所以，硅半导体更稳定。

1.9 当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能否保持稳定？若能稳定，这种稳定是否是绝对的？

答：当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能保持基本稳定，但是由于其反相击穿特性曲线并非完全垂直下降，所以这种稳定不是绝对的。

1.10 变容二极管的工作原理如何？它应用于什么场合？

答：其电容量随电压的增高而下降。因此可以通过改变二极管两端的电压来改变其电容量。所以常用于电子调谐电路。

1.11 光电子器件为什么在电子技术中得到越来越广泛的应用？试列举一二例。

答：因为可以利用可见或不可见光进行信号指示、遥控、遥测。减少了导线的连接和一些干扰，带来了方便，比如电视机等家电的遥控器、指示灯等都是应用实例。

1.12 在用万用表R×10, R×100, R×1k 三个欧姆档测量某二极管的正向电阻时，共测得三个数值：4k、85Ω、680Ω。试判断它们各是哪一档测出的。

答：用万用表测出的二极管电阻值是它的直流电阻。由于二极管是非线性元件，它的电压和电流不成正比，所以通过管子的电流也不同，测出的直流电阻也不同。当用低阻档测量时，由于万用表的内阻小，通过二极管的电流大，管子工作在较低工作点处, 所以直流电阻(V D1/I D1) 小。当用高阻档测量时,万用表内阻大,通过二极管的电流小,管子工作在较高工作点处, 所以直流电阻(V D2/I D2)大。因此，4k对应于R×1k；85Ω对应于R×10；680Ω对应于R×100。

1.13 有A、B两个小功率二极管，它们的反向饱和电流分别为0.5μA和0.01μA；在外加相同的正向电压时的电流分别为20mA和8mA。你认为哪一个管子的综合性能较好？答：因为二极管正、反相电阻差越大越好，而20/0.0005＝40000；8/0.00001=800000；后者反差大于前者。所以8mA管子的综合性能较好。

1.14 为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压？

答：因为超过最大整流电流极限值后会造成二极管烧坏。超过最高反向工作电压会造成二极管击穿。

1.15 二极管电路如图T1.15所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO 两端电压U AO。设二极管是理想的。

解:根据题意，以O为参考点（a）U P= -6V,U N= -12 D，UPU N1, D1导通U AO= 0V （d）U P2

1.16 在图T1.16所示电路中，设二极管为理想的，且u i =5sin t (V)。试画出u O的波形。

(a)(b)

ͼP1-2

解：图（a）只有正半周，图(b)只有负半周图略

（c）（d）

图T1.15

（a）（b）

（a）（b）

图T1.16