模电课后习题解答

大学模拟电子技术基础 课后答案

第三部分 习题与解答

习题1

客观检测题

一、填空题

1、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于掺入的度则与 温度 有很大关系。

2、当PN结外加正向电压时，扩散电流 变窄 。当外加反向电压时，扩散电流 小于 漂移电流，耗尽层 变宽 。

3、在N

二．判断题

1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子，N型半导体中含有大量电子载流子，所以P型半导体带正电，N型半导体带负电。（ × ）

2、在N型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P型半导体。（ √ ）

3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。（× ）

4、本征激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停止。（ × ）

5、PN结在无光照无外加电压时，结电流为零。（ √ ） 6、温度升高时，PN结的反向饱和电流将减小。（ × ） 7、PN结加正向电压时，空间电荷区将变宽。（× ）

三．简答题

1、PN结的伏安特性有何特点？

V

答：根据统计物理理论分析，PN结的伏安特性可用式ID Is (eVT 1)表示。 式中，ID为流过PN结的电流；Is为PN结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I的单位一致；V为外加电压； VT=kT/q，为温度的电压当量（其单位与V的单位一致），其中玻尔兹曼常数k 1.38 10

23

J/K，电子电量

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q 1.60217731 10 19C(库伦)，则VT

T

(V)，在常温（T=300K）下，

11594.2

VVT

VT=25.875mV=26mV。当外加正向电压，即V为正值，且V比VT大几倍时，e是I Is e

VVT

1，于

，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN结为正向导通状

VVT

态.外加反向电压，即V为负值，且|V|比VT大几倍时，e

1，于是I Is，这时PN结

只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN结呈反向截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示，如图1.1.1所示.从式(1.1.1)伏安特性方程的分析和图1.1.1特性曲线（实线部分）可见：PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。

图

1.1.1 PN伏安特性

2、什么是PN结的反向击穿？PN结的反向击穿有哪几种类型？各有何特点？

答：“PN”结的反向击穿特性：当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后，PN结发生击穿。

PN结的击穿主要有两类，齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，一般反向击穿电压小于4Eg/q（Eg—PN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，Eg/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特）的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。

雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结，一般反向击穿电压高于6 Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快，动能增大，撞击中型原子时把外层电子撞击出来，继而产生连锁反应，导致少数载流子浓度升高，反向电流剧增。

3、PN结电容是怎样形成的？和普通电容相比有什么区别？

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PN结电容由势垒电容Cb和扩散电容Cd组成。

势垒电容Cb是由空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子，各具有一定的电量。当外加反向电压变大时，空间电荷区变宽，存储的电荷量增加；当外加反向电压变小时，空间电荷区变窄，存储的电荷量减小，这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随外加电压改变而变化，是一种非线性电容，而普通电容为线性电容。在实际应用中，常用微变电容作为参数，变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。

扩散电容Cd是载流子在扩散过程中的积累而引起的。PN结加正向电压时，N区的电子向P区扩散，在P区形成一定的电子浓度(Np)分布，PN结边缘处浓度大，离结远的地方浓度小，电子浓度按指数规律变化。当正向电压增加时，载流子积累增加了△Q；反之，则

图1.3.3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累

减小，如图1.3.3所示。同理，在N区

内空穴浓度随外加电压变化而变化 的关系与P区电子浓度的变化相同。因此，外加电压增加△V时所出现的正负电荷积累变化△Q，可用扩散电容Cd来模拟。Cd也是一种非线性的分布电容。

综上可知，势垒电容和扩散电容是同时存在的。 PN结正偏时，扩散电容远大于势垒电容；PN结反偏时，扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比，PN结电容是非线性的分布电容，而普通电容为线性电容。

习题2

客观检测题

一、填空题

1、半导体二极管当正偏时，势垒区，扩散电流

2、 在常温下，硅二极管的门限电压约，导通后在较大电流下的正向压降约 V；锗二极管的门限电压约V，导通后在较大电流下的正向压降约V。 3、在常温下，发光二极管的正向导通电压约， 硅二极管的门限电压；

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考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在 5~10 mA。

4、利用硅PN结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管，称为 普通（稳压）二极管。请写出这种管子四种主要参数，分别是 最大整流电流 、 反向击穿电压 、 反向电流 和 极间电容 。

二、判断题

1、二极管加正向电压时，其正向电流是由（ a ）。

a. 多数载流子扩散形成 b. 多数载流子漂移形成 c. 少数载流子漂移形成 d. 少数载流子扩散形成 2、PN结反向偏置电压的数值增大，但小于击穿电压，（ c ）。 a. 其反向电流增大 b. 其反向电流减小 c. 其反向电流基本不变 d. 其正向电流增大 3、稳压二极管是利用PN结的（ d ）。

a. 单向导电性 b. 反偏截止特性 c. 电容特性 d. 反向击穿特性

4、二极管的反向饱和电流在20℃时是5μA，温度每升高10℃，其反向饱和电流增大一倍，

当温度为40℃时，反向饱和电流值为（ c ）。

a. 10μA b. 15μA c. 20μA d. 40μA 5、变容二极管在电路中使用时，其PN结是（ b ）。 a. 正向运用 b. 反向运用

三、问答题

1、温度对二极管的正向特性影响小，对其反向特性影响大，这是为什么？

答：正向偏置时，正向电流是多子扩散电流，温度对多子浓度几乎没有影响，因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时，反向电流是少子漂移电流，温度升高少数载流子数量将明显增加，反向电流急剧随之增加，因此温度对二极管的反向特性影响大。 2、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？

答：根据二极管电流的方程式

I IS eqV/KT 1

将V=1.5V代入方程式可得：

I 20 10 12 e1500/26 1 20 10 12 e1500/261500

lgI lg20 12 lge 14.34

26

故I 2.18 10

14

A

虽然二极管的内部体电阻、引线电阻及电池内阻都能起限流 …… 此处隐藏：10926字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……