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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(T

S -=U U e

I 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 。

(1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U >>U T ，则T S U

U e I I ≈，PN 结的

正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。

(2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。

(3) 击穿特性当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应

PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。

1.2.3 半导体二极管

1. 半导体二极管的结构和类型

半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。

二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性

半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响

温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o

C ，PN 结的正向压降约减小（2~2.5）mV 。

二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o

C 左右时，反向饱和电流将加倍。

4. 半导体二极管的主要参数

二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型

常用的二极管模型有以下几种：

(1) 理想模型: 理想二极管相当于一个开关。当外加正向电压时，二极管导通，正向压降u D 为零，相当于开关闭合；当外加反向电压时，二极管截止，反向电流i R 为零，相当于开关断开。

(2) 恒压源模型: 当二极管外加正向电压等于或大于导通电压U on 时，二极管导通，二极管两端电压降为U on ；当外加电压小于U on 时，二极管截止，反向电流为零。

(3) 折线模型: 当二极管外加正向电压大于U on 后其电流i D 与电压u D 成线性关系，直线斜率为1/r D ；当二极管外加正向电压小于U on 时，二极管截止，反向电流为零。

(4) 微变信号模型: 如果在二极管电路中，除直流信号外，还有微变信号，则对微变信号可将二极管等效成一个电阻r d ，其值与静态工作点有关，即D Q T d /I U r 。

6．半导体二极管的应用

(1) 限幅：利用二极管的单向导电性将输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

(2) 整流：正弦交流电压变换为单向脉动电压。

1.2.3 特殊二极管

1．稳压二极管 (1) 稳压原理

稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管。利用PN 结的反向击穿特性来实现稳定电压的，正常使用时工作在反向击穿状态。当反向电压达到击穿电压U Z 后，流过管子的反向电流会急剧增加，即使通过稳压管的反向电流在较大范围内变化，管子两端的反向击穿电压几乎不变，表现出很好的稳压特性。

(2) 主要参数

稳压管的主要参数有：稳定电压U Z ，稳定电流I Z ，最大耗散功率P CM 和最大工作电流I Zmax ，动态电阻r z 和稳定电压的温度系数α。

(3) 稳压电路

稳压管正常稳压必须满足两个条件：一是必须工作在反向击穿状态（利用正向特性稳压除外）；二是流过稳压管的电流要在最小稳定电流I Zmin 和最大稳定电流I Zmax 之间。 2. 其它特殊二极管

发光二极管：通以电流时，能发出光来。

光电二极管：将光能转换成电能，它的反向电流与光照强度成正比。变容二极管：结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。

自测题

1.1 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内

1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（）

2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（）

3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（）

4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（）

5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（）

1.2 选择填空

1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是 B 。

A．自由电子B．空穴

2. N型半导体 C ；P型半导体 C 。

A．带正电B．带负电C．呈电中性

3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于 B ，而少子的浓度则受 A 的影响很大。

A．温度B．掺杂浓度C．掺杂工艺D．晶体缺陷

4. PN结中扩散电流方向是 A ；漂移电流方向是 B 。

A．从P区到N区B．从N区到P区

5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流 C 飘移电流。

A．大于B．小于C．等于

6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流 A 漂移电流，耗尽层 E ；当PN结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。

A．大于B．小于C．等于

D．变宽E．变窄F．不变

7. 二极管的正向电阻 B ，反向电阻 A 。

A．大B．小

8. 当温度升高时，二极管的正向电压 B ，反向电流 A 。

A．增大B．减小C．基本不变

9. 稳压管的稳压区是其工作在 C 状态。

A．正向导通B．反向截止C．反向击穿

1.3 有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2μA、0.5μA、5μA；在外加相同的正向电

压时，电流分别为10mA、30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好？

1.4 试求图T1.4所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

5V VD

3kΩ

U O

3kΩ

U O

5V1V

3kΩ

U O （a）（b）（c）

10V

3k Ω+

_O U 2k Ω6V

VD VD +

3k Ω

U O

VD VD 5V

3k Ω

U O

（d ）（e ）（f ）

图T1.4

1.5 在图T1.5所示电路中，已知输入电压u i =5sin ωt （V ），设二极管的导通电压U on =0.7V 。分别画出它们的输出电压波形和传输特性曲线u o =f （u i ）。

3k Ω

VD VD 1

++-

u u i o 3k Ω

VD +

u u i o 3k Ω

++-

u u i o ++

U VD U VD

U VD1

U VD2

（a ）（b ）（c ）

图T1.5

1.6 有两个硅稳压管，VD Z1、VD Z2的稳定电压分别为6V 和8V ，正向导通电压为0.7V ，稳定电流是5mA 。求图T1.6各个电路的输出电压U O 。

20V

-2k Ω

U O

VD VD z1

20V

-U O

VD VD z1

2k Ω

20V

-U O VD VD z1

2k Ω

（a ）（b ）（c ）

20V

-U O VD VD z1

2k Ω

20V

-U O VD VD z1

2k Ω

20V

-U O VD VD z1

2k Ω

（d ）（e ）（f ）

图T1.6

1.7

已知稳压管的稳定电压U Z =6V ，最小稳定电流I Zmin =5mA ，最大功耗P ZM =150mW 。

试求图T1.7所示电路中限流电阻R 的取值范围。

1.8 稳压管稳压电路如图T1.8所示，稳压管的稳定电压U Z =8V ，动态电阻r z 可以忽略，U I =20V 。试求：⑴ U O 、I O 、I 及I Z 的值。

⑵ 当U I 降低为15V 时的U O 、I O 、I 及I Z 的值。

U I

图T1.7 图T1.8

【解1.1】：1.× 2.√ 3.× 4. √ 5.√

【解1.2】：1.A、B 2.C、C 3.B、A 4.A、B 5.C 6.A、E、B、D 7.B、A 8.B、A 9.C 【解1.3】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。

【解1.4】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。方法是先假设二极管断开，求出二极管阳极和阴极电位，

电路中只有一个二极管：若阳极电位高于阴极电位（或二极管两端电压大于其导通电压U on），二极管正偏导通，导通时压降为0（对于理想二极管）或U on（对于恒压源模型的二极管）；若阳极电位低于阴极电位（或二极管两端电压小于其导通电压U on），二极管反偏截止，流过二极管的电流为零。

如果电路中有两个二极管：若一个正偏，一个反偏，则正偏的导通，反偏的截止；若两个都反偏，则都截止；若两个都正偏，正偏电压大的优先导通，进而再判断另一只二极管的工作状态。

图(a)二极管VD导通，U O=5V

图(b) 二极管VD导通，U O= -7V

图? 二极管VD截止，U O= -1V

图(d) 二极管VD1导通，VD2截止，U O=0V

图(e) 二极管VD1截止，VD2导通，U O= -9V

图(f) 二极管VD导通，U O=0V

【解1.5】：在（a）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U

=u i。当U VD≥U on，即u i≥0.7V时，二极管导通，输出电压u o=u i-0.7V；当U VD

在（b）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD=u i。当U VD≥U on，即u i≥0.7V时，二极管导通，输出电压u o= 0.7V；当U VD

在（c）图所示电路中，当u i≥0.7V时，二极管VD1导通，输出电压u o=0.7V；当u i≤-0.7V时，二极管VD2导通，输出电压u o=-0.7V；当-0.7V

【解 1.6】：图 a U

=6V+8V=14V；图b U O=6V+0.7V=6.7V；图c U O=0.7V+0.7V=1.4V；图d U O=0.7V；图e U O=0.7V；图f U O=6V。

t t

t -

图解T1.5（a）1 图解T1.5（b）1 图解T1.5（c）1

u i /V

i /V

图解T1.5（a ）2 图解T1.5（b ）2 图解T1.5（c ）2

【解1.7】：由题可知稳压管的最大稳定电流6

150

Z ZM Zmax =

U P I mA=25mA 流过稳压管的电流I Z 应满足：Zmax Z Zmin I I I <<，又因为：R

R U U I V

6V 15Z I Z -=

-=，由此可得限流电阻R 的取值范围：0.36k Ω

【解1.8】：（1）由于

V 8V 10V 202

I L L >=?+=+U R R R ,稳压管处于稳压状态。故

V 8Z O ==U U

mA 4mA 2

L O O ≈==R U I 6mA mA 2

20O I =-=-=

R U U I mA 2mA )46(O Z =-=-=I I I

（2）由于

V 8V 5.7V 152

I L L <=?+=+U R R R ，稳压管没有击穿不能稳压，所以

V 5.7O =U

m A 75.3m A 2

215

O =+=

=I I I Z =0

习题

1.1 在图P1.1所示电路图中，试求下列几种情况下输出端Y 点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =3V ，U B =0V 。设二极管的导通电压U on =0.7V 。

1.2 分析图P1.2所示电路中各二极管的工作状态，试求下列几种情况下输出端Y 点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =5V ，U B =0V ；⑶U A =U B =5V 。二极管的导通电压U on =0.7V 。

1k Ω

VD VD 1

10V 1k Ω

VD VD 1

图P1.1 图P1.2

1.3 在图P1.3所示电路中，已知u i =10sin ωt （V ），二极管的性能理想。分别画出它们的输入、输出电压波形和传输特性曲线u o =f （u i ）。

+_u o

VD VD 2

2k Ω

u i

+_u o VD VD 21

u i

2k Ω

+_u o

2k Ω

u i

（a ）（b ）（c ）

图P1.3

t -

图解P1.3（a ）1 图解1.3P （b ）1 图解P1.3（c ）1

i /V

图解1.3（a ）2 图解1.3（b ）2 图解1.3（c ）2

1.4 图P1.4所示为一限幅电路，输入电压u i =10sin ωt （V ），试画出输出电压的波形和传输特性曲线。设VD 1、VD 2的性能均理想。

+_u o

u i 8V

10k Ω

20k ΩR R 12VD VD 12

VD VD 2V

图P1.4 图解P1.4 (a)

1.5 电路如图P1.5所示。输入电压u i =10sin ωt （mV ），二极管的导通电压U on =0.7V ，电容C 对交流信号的容抗可忽略不计。试计算输出电压的交流分量。

+_u o +_

u i

5.1k ΩR 2

10V

25Ω

R 1

+_u o +_

u i 5.1k ΩR 2

25Ω

R 1

r d

图P1.5 图解P1.5

1.6 图P1.6所示稳压管稳压电路中，稳压管的稳定电压U Z =6V ，最小稳定电流I Zmin =5mA ，最大功耗P ZM =125mW 。限流电阻R =1k Ω，负载电阻

R L =500Ω。

⑴ 分别计算输入电压U I 为12V 、35V 三种情况下输出电压U o 的值。 ⑵ 若输入电压U I =35V 时负载开路，则会出现什么现象？为什么？

图P1.6

1.7 图1.6所示的稳压管稳压电路中，如果稳压管选用2DW7B ，已知其稳定电压U Z =6V ，最大稳定电流I Zmax =30mA ，最小稳定电流I Zmin =10mA ，限流电阻R =200Ω。

⑴ 假设负载电流I L =15mA ，则允许输入电压的变化范围为多大？才能保证稳压电路正常工作？ ⑵ 假设给定输入直流电压U I =13V ，则允许负载电流I L 的变化范围为多大？

⑶ 如果负载电流也在一定范围变化，设I L =10~15mA ，此时输入直流电压U I 的最大允许变化范围为多大？

【解1.1】：（1）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y 点电

位：U Y =U on =0.7V 。流过二极管VD 1和VD 2的电流：m A 65.4k Ω

7.0V 1021VD2VD1=-=

=I I

（2）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，但VD 2承受的正向电压大，VD 2优先导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U on =0.7V 。将VD 1钳制在截止状态。流过二极管VD 1的电流0VD1=I ，流过二极管

VD 2的电流m A 3.9k Ω

7.0V 10VD2=-=

【解1.2】：（1）二极管VD 1和VD 2均处于零偏状态，所以都截止。输出端Y 点电位：U Y =0。流过二

极管VD 1和VD 2的电流0VD2VD1==I I 。

（2）二极管VD 1正偏导通，所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on =5V-0.7V=4.3V 。将VD 2钳制在截止状态。流过二极管VD 1流过二极管VD 1和VD 2的电流m A 3.4k Ω

3.4VD1==

I ,流过二极管VD 2的电流0VD2=I 。

（3）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on =5V-0.7V=4.3V 。流过二极管VD 1和VD 2的电流m A 15.2k Ω

3.421VD2VD1==

=I I 。

【解1.3】：在（a ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD =5V -u i 。当U VD >0，

即u i <5V 时，二极管导通，输出电压u o =5V ；当U VD ≤0，即u i ≥5V 时，二极管截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解P1.3（a ）1所示，传输特性如图解P13（a ）2所示。

在（b ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD 1两端的电压U VD1=-u i ，VD 2两端的电压U VD2=u i -3V 。当u i >3V 时，VD 2导通，输出电压u o =3V ；当u i <0时，VD 1导通，输出电压u o =0；当0≤u i ≤3V 时，VD 2、VD 1都截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解P1.3（b ）1所示，传输特性如图解P1.3（b ）2所示。

在（b ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD 1两端的电压U VD1=-5V -u i ，VD 2两端的电压U VD2=u i -3V 。当u i >3V 时，VD 2导通，输出电压u o =3V ；当u i <-5V 时，VD 1导通，输出电压u o =-5V ；当-5V ≤u i ≤3V 时，VD 2、VD 1都截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解P1.3（c ）1所示，传输特性如图解P1.3（c ）2所示

【解1.4】：设流过VD 1、VD 2、R 1、R 2的电流分别为i D1、i D2、i 1、i 2，参考方向如图解1.4P(a)所示。

当VD 1、VD 2均导通时

88i 2i 2D2u R u i i -=-=

=，2012

3)28()(i 1i 2i 2D 1D1-=-+--=+-=u R u R u i i i ，由此可得，VD 1导通的

条件是：u i >4V ；VD 2导通的条件是：u i <8V 。故u i ≥8V 时，VD 1导通，VD 2截止，输出电压u o =8V ；

202

8o =+?+-=

u 。

输出电压的波形如图解P1.4((b ）所示，传输特性如图解P1.4(c)所示。

i /V

图解P1.4(b) 图解P1.4(c)

【解1.5】：只有直流电压作用时，电容C 开路，流过二极管的电流为8.1m 1

.57

.010DQ =-=

A I mA ，

由此可估算出二极管VD 的动态电阻为：Ω4.14Ω8

.126

)mA ()mV (26Q D d ===

I r

在进行交流分析时，令直流电压和电容短路，二极管用交流等效电阻r d 代替，此时，电路可等效为图解P1.5。由图可求得输出电压的交流分量为

t r R r

u R r R r R R r R r u u d

d ω=+?≈+++?

=sin 65.3)/(1i 2d 2d 12d 2d i o （mV ）

【解1.6】：⑴ 根据题意可知流过稳压管的最大稳定电流

mA 83.20mA 6

125

Z ZM Zmax ===U P I

当U I ＝12V 时，Z L L I

V 4V 5

.015

.012U R R R U <=+?=+，稳压管未击穿。故

V 4I L

O =?+=

U R R R U

当U I ＝35V 时，Z L L I

V 67.11V 5

.015

.035U R R R U >=+?=+，稳压管反向击穿，流过稳压管的电流为

mA 175

.06

1635L O Z I Z =--=--=

R U R U U I 因为Zmax Z Zmin I I I <<，所以稳压管能稳压，输出电压U O =U Z =6V

⑵ 当U I =35V ，负载开路时，流过稳压管的电流=-=R U U I )(Z I Z 29mA ＞I ZM ＝20.83mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。

【解1.7】：解：⑴ 要保证电路正常工作，流过稳压管的电流L Z

I Z I R

U U I --=

应满足：Zmax Z Zmin I I I ≤≤，即m A 30152

.06

m A 10I ≤--≤

U ，得允许输入电压的变化范围为V 15V 11I ≤≤U 。 ⑵ 同理，电路应满足m A 302

.06

13m A 10L <--<

I ，

得允许负载电流的变化范围mA 25mA 5L ≤≤I 。 ⑶ 当负载电流最小(为I Lmin =10mA )，输入电压最大时，流过稳压管的电流最大，应满足

max Lmin Z

Imax Z I I R

U U ≤--

得允许输入电压的最大值为：V 14Imax ≤U

当负载电流最大(为I Lmax =15mA )，输入电压最小时，流过稳压管的电流最小，应满足

min Lmax Z

Imin Z I I R

U U ≥--

得允许输入电压的最小值为：V 11Imin ≥U

所以负载电流在10~15mA 范围内变化时，输入直流电压U i 的最大允许变化范围为V 14V 11i ≤≤U

第一章半导体二极管及其应用典型例题

【例1-1】分析图所示电路得工作情况,图中I为电流源,I=2mA。设20℃时二极管得正向电压降U D=660mV,求在50℃时二极管得正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？【相关知识】二极管得伏安特性、温度特性,恒流源。【解题思路】推导二极管得正向电压降,说明影响正压降得因素及该电路得用途。【解题过程】该电路利用二极管得负温度系数,可以用于温度得测量。其温度系数–2mV/℃。 20℃时二极管得正向电压降 U D=660mV 50℃时二极管得正向电压降 U D=660 –(2′30)=600 mV 因为二极管得正向电压降U D就是温度与正向电流得函数,所以应使用电流源以稳定电流,使二极管得正向电压降U D仅仅就是温度一个变量得函数。

【例1-2】电路如图(a)所示,已知,二极管导通电压。试画出u I与u O得波形,并标出幅值。图(a) 【相关知识】二极管得伏安特性及其工作状态得判定。【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号得幅值关系判断二极管工作状态;当二极管得截止时,u O=u I;当二极管得导通时,。【解题过程】由已知条件可知二极管得伏安特性如图所示,即开启电压U on与导通电压均为0、7V。由于二极管D1得阴极电位为＋3V,而输入动态电压u I作用于D1得阳极,故只有当u I高于＋3、7V时 D1才导通,且一旦D1导通,其阳极电位为3、7V,输出电压u O=＋3、7V。由于D2得阳极电位为－3V, 而u I作用于二极管D2得阴极,故只有当u I低于－3、7V时D2才导通,且一旦D2导通,其阴极电位即为－3、7V,输出电压u O=－3、7V。当u I在－3、7V到＋3、7V之间时,两只管子均截止,故u O=u I。 u I与u O得波形如图(b)所示。图(b)

第1章半导体二极管及其应用习题解答教学文稿

第1章半导体二极管及其应用习题解答

(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(T S -=U U e I 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 。

二极管种类及应用

二极管一、二极管的种类二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。 1．整流二极管整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。常见整流二极管的外形如图2所示。选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管(例如l N 系列、2CZ系列、RLR系列等)即可。开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、

第1章__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自测题判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（?） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（?） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√）选择填空 1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。 A．自由电子 B．空穴 2. N型半导体C；P型半导体C。 A．带正电 B．带负电 C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。 A．从P区到N区 B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。 A．大于 B．小于 C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。 A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变 7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。 A．大 B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。 A．增大 B．减小 C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。 A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。题习题1 试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

二极管练习题

《二极管及其应用》章节测验一、选择 1、本征半导体又叫（） A、普通半导体 B、P型半导体 C、掺杂半导体 D、纯净半导体 2、锗二极管的死区电压为（） A、0.3V B、0.5V C、1V D、0.7V 3、如下图所示的四只硅二极管处于导通的是（） D C B A -5.3V -6V -6V -5.3V -5V -5V 0V -0.7V

4、变压器中心抽头式全波整流电路中，每只二极管承受的最高反向电压为（） A、U2 B、 U2 C、1.2 U2 D、2 U2 5、在有电容滤波的单相半波整流电路中，若要使输出的直流电压平均值为60V，则变压器的次级低电压应为（） A、50V B、60V C、 72V D、27V 6、在下图所示电路中，正确的稳压电路为（）

7、电路如图7所示，三个二极管的正向压降均可忽略不计，三个白炽灯规格也一样，则最亮的白炽灯是( ) A．A B．B C．C D．一样亮 8、图8所示电路，二极管导通电压均为0.7V，当V1=10V，V 2=5V时，（1）判断二极管通断情况( ) A．VD1导通、VD2截止 B．VD1截止、VD2 导通 C．VD1、VD2均导通 D．VD1、VD2均截（2）输出电压VO为( ) A．8.37V B．3. 87V C．4.3V D．9.3V 9．分析图9所示电路，完成以下各题

（1）变压器二次电压有效值为10 V，则V1为( ) A．4.5V B．9V C．12V D．14V (2)若电容C脱焊,则V1为( ) A．4.5V B．9V C．12V D．14V (3)若二极管VD1接反，则( ) A．VD1、VD2或变压器烧坏 B．变为半波整流C．输出电压极性反转，C被反向击穿 D．稳压二极管过流而损坏（4）若电阻R短路，则( ) A．VO将升高 B．变为半波整流 C．电容C因过压而击穿 D．稳压二极管过流而损坏二、判断（）1、本征半导体中没有载流子。（）2、二极管的反向电流越大说明二极管的质量越好。

半导体二极管-练习题1

半导体二极管练习题1 一、单选题(每题1分) 1.用模拟指针式万用表的电阻档测量二极管正向电阻，所测电阻是二极管的＿＿电阻，由于不同量程时通过二极管的电流，所测得正向电阻阻值。 A. 直流，相同，相同 B. 交流，相同，相同 C. 直流，不同，不同 D. 交流，不同，不同 2.杂质半导体中（）的浓度对温度敏感。 A. 少子 B. 多子 C. 杂质离子 D. 空穴 3. PN结形成后，空间电荷区由（）构成。 A. 电子和空穴 B. 施主离子和受主离子 C. 施主离子和电子 D. 受主离子和空穴 4.硅管正偏导通时，其管压降约为（）。 A 0.1V B 0.2V C 0.5V D 0.7V 5.在PN结外加正向电压时，扩散电流漂移电流，当PN结外加反向电压时，扩散电流漂移电流。 A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于 6.杂质半导体中多数载流子的浓度主要取决于（）。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 掺杂浓度 D. 晶体缺陷 7.当温度升高时，二极管正向特性和反向特性曲线分别（）。 A. 左移，下移 B. 右移，上移 C. 左移，上移 D. 右移，下移 8.设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程为（）。 A. U I e S B. T U U I e S C. )1 e( S － T U U I D. 1 e S － T U U I 9.下列符号中表示发光二极管的为（）。 A B C D

10.在25oC时，某二极管的死区电压U th≈0.5V，反向饱和电流I S≈0.1pA，则在35oC 时，下列哪组数据可能正确：（）。 A U th≈0.525V，I S≈0.05pA B U th≈0.525V，I S≈0.2pA C U th≈0.475V，I S≈0.05pA D U th≈0.475V，I S≈0.2pA 11.稳压二极管工作于正常稳压状态时，其反向电流应满足( )。 A. I D = 0 B. I D < I Z且I D > I ZM C. I Z > I D > I ZM D. I Z < I D < I ZM 12.从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管两端压降大于（）时处于正偏导通状态。 A. 0 B. 死区电压 C. 反向击穿电压 D. 正向压降二、判断题(每题1分) 1.因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（） 2. PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 3.在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（） 4.稳压管正常稳压时应工作在正向导通区域。（） 5.二极管在工作电流大于最大整流电流I F时会损坏。（） 6.二极管在反向电压超过最高反向工作电压U RM时会损坏。（） 7.二极管在工作频率大于最高工作频率f M时会损坏。（）三、填空题(每题1分) 1.二极管反向击穿分电击穿和热击穿两种情况，其中是可逆的，而会损坏二极管。 2.温度升高时，二极管的导通电压，反向饱和电流。 3.普通二极管工作时通常要避免工作于，而稳压管通常工作于。 4.硅管的导通电压比锗管的，反向饱和电流比锗管的。 5.本征半导体掺入微量的五价元素，则形成型半导体，其多子为，少子

半导体二极管及其应用

第1章半导体二极管及其应用本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之

第二章二极管应用电路练习题

第二章二极管应用电路练习题一、选择填空题（1）、当温度升高时，二极管的正向压降（　），反向电流（　）。 A、增大 B、减小 C、基本不变。（2）、在半导体材料中，其正确的说法是（　） A、P型半导体和N型半导体材料本身都不带电。 B、P型半导体中，由于多数载流子为空穴，所以它带正电。 C、N型半导体中，由于多数载流子为自由电子，所以它带负电 D、N型半导体中，由于多数载流子为空穴，所以它带正电。（3）半导体导电的载流子是( ) ，金属导电的载流子是( ) 。 a．自由电子 b．空穴 c.自由电子和空穴（4）N型半导体中的多数载流子是 ( ) ，P型半导体中的多数载流子是( )。 a．自由电子 b．空穴 c．自由电子和空穴（5）在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( )，而少数多数载流子的浓度主要取决于( ) 。 a．温度 b．掺杂浓度 c．掺杂工艺（6）PN结正向偏置是指P区接( )电位，N区接( )电位，这时形成的正向电流。 a．高 b．低 c．较大 d．较小（7）二极管的正向电阻越( )，反向电阻越( )，说明二极管的单向导电性越好。 a．大 b．小（8）当温度升高时，二极管的正向压降( )，反向电流( )，反向击穿电压( )。 a．变大 b．变小 c．变高 d．变低（9）为了使晶体三极管能有效地起放大作用，要求三极管的发射区掺杂浓度( )；基区宽度窄；集电结的结面积比发射结的结面积( )。 a．高 b．低 c．大 d．小（10）三极管工作在放大区时，发射结为变高（），集电结为（）；工作在饱和区时，发射结为（），集电结为（）；工作在截止区时，发射结为（），集电结为（）。 a．正向偏置 b．反向偏置 c．零偏置（11）工作在放大区的某三极管，当I B从20μA增大到40μA时，I C从1mA

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。表第1章教学内容与要求内容提要 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(T S -=U U e I 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 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型常用的二极管模型有以下几种：

二极管及整流电路练习题

二极管及整流电路练习题一、填空 1、纯净的半导体称为，它的导电能力很。在纯净的半导体中掺入少量的价元素，可形成P型半导体，又称型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为。 2、在本征半导体中掺入价元素，可形成N型半导体，其中多数载流子为，少数载流子为，它的导电能力比本征半导体。 3、如图，这是材料的二极管的____ 曲线，在正向电压超过 V 后，二极管开始导通，这个电压称为电压。正常导通后，此管的正向压降约为 V。当反向电压增大到 V时， V 即称为电压。其中稳压管一般工作在区。 4、二极管的伏安特性指和 _____后，二极管导通。正常导通后，二极管的正向压降很小，硅管约为 V, 为 V。 5、二极管的重要特性是，具体指：给二极管加电压，二极管导通；给二极管加电压，二极管截止。 6、PN结的单向导电性指，当反向电压增大到时，反向电流会急剧增大，这种现象称。 7、二极管的主要参数有 ________、_________和，二极管的主要特性是。 8、用模拟式万用表欧姆档测二极管的正、反向电阻时，若两次测得的阻值都较小，则表明二极管内部；若两次测得的阻值都较大，则表明二极管内部。两次测的阻值相差越大，则说明二极管的性能越好。 9、整流是指_______________________________________，整流电路分可为：和电路。将交流电转换成较稳定的直流电，一般要经过以下过程： ___________ →____________ →____________ →____________ 10、有一直流负载R L=9Ω，需要直流电压V L=45V,现有2CP21(I FM=3000mA,V RM=100V) 和2CP33B(I FM=500mA, V RM=50V) 两种型号的二极管,若采用桥式整流电路，应选用型二极管只。 11、稳压二极管的稳压特性指，动态电阻r Z越大，说明稳压性能越。 12、滤波器的作用是将整流电路输出的中的成分滤去，获得比较的直流电,通常接在电路的后面。它一般分为、和三类。 13、有一锗二极管正反向电阻均接近于零，表明该二极管已_______ ，又有一硅二

半导体二极管及其应用习题解答

半导体二极管及其应用习题解答自测题(一) 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（）选择填空 1. N型半导体中多数载流子是；P型半导体中多数载流子是。 A．自由电子 B．空穴 2. N型半导体；P型半导体。 A．带正电 B．带负电 C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于，而少子的浓度则受的影响很大。 A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是；漂移电流方向是。 A．从P区到N区 B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流飘移电流。 A．大于 B．小于 C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流漂移电流，耗尽层；当PN结外加反向电压时，扩散电流漂移电流，耗尽层。 A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变 7. 二极管的正向电阻，反向电阻。 A．大 B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压，反向电流。 A．增大 B．减小 C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在状态。 A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。 5V VD + - 3kΩ U O VD 7V 5V + - 3kΩ U O 5V1V VD + - 3kΩ U O （a）（b）（c）

半导体二极管及其应用习题解答

半导体二极管及其应用习题解答 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

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。表第章教学内容与要求 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，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。 N 型半导体，N 型半导体中 P 型半导体。P 型半导体中的掺入杂质越多，多子浓度就越

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： I =ls(e UUT _1) 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； 5=KT /q ，为温度电压当量，在常温下， U T ~ 26mV 。与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容 C j 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当 PN 结正向偏置时，扩散电容 C D 起主要作用，当 PN 结反向偏置时，势垒电容 C B 起主要作用。 1.2.3半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压 U D 和流过二极管的电流 i D 之间的关系。它的伏安特性与 PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高 10 C , PN 结的正向压降约减小(2~2.5) mV 。二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高 10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数二极管的主要参数有：最大整流电流 I F ；最高反向工作电压 U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型常用的二极管模型有以下几种： PN 结。PN 结是 (1)正向特性 U 0的部分称为正向特性，如满足 U U T ,则 I : - I S e U U T , PN 结的正向电流I 随正向电压 U 按指数规律变化。 (2)反向特性 U 0的部分称为反向特性，如满足 U R U T ，则 I 「I s ，反向电流

半导体二极管-练习题1

半导体二极管练习题1 一、单选题(每题1分) 1. 用模拟指针式万用表的电阻档测量二极管正向电阻，所测电阻是二极管的＿＿电阻，由于不同量程时通过二极管的电流，所测得正向电阻阻值。 A. 直流，相同，相同 B. 交流，相同，相同 C. 直流，不同，不同 D. 交流，不同，不同 2. 杂质半导体中（）的浓度对温度敏感。 A. 少子 B. 多子 C. 杂质离子 D. 空穴 3. PN 结形成后，空间电荷区由（）构成。 A. 电子和空穴 B. 施主离子和受主离子 C. 施主离子和电子 D. 受主离子和空穴 4. 硅管正偏导通时，其管压降约为（）。 A 0.1V B 0.2V C 0.5V D 0.7V 5. 在PN 结外加正向电压时，扩散电流漂移电流，当PN 结外加反向电压时，扩散电流漂移电流。 A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于 6. 杂质半导体中多数载流子的浓度主要取决于（）。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 掺杂浓度 D. 晶体缺陷 7. 当温度升高时，二极管正向特性和反向特性曲线分别（）。 A. 左移，下移 B. 右移，上移 C. 左移，上移 D. 右移，下移 8. 设二极管的端电压为U ，则二极管的电流方程为（）。 A. U I e S B. T U U I e S C. )1e (S －T U U I D. 1e S －T U U I 9. 下列符号中表示发光二极管的为（）。 A B C D 10. 在25oC 时，某二极管的死区电压U th ≈0.5V ，反向饱和电流I S ≈0.1pA ，则在35oC 时，下列哪组数据可能正确：（）。 A U th ≈0.525V ，I S ≈0.05pA B U th ≈0.525V ，I S ≈0.2pA C U th ≈0.475V ，I S ≈0.05pA D U th ≈0.475V ，I S ≈0.2pA 11. 稳压二极管工作于正常稳压状态时，其反向电流应满足( )。 A. I D = 0 B. I D < I Z 且I D > I ZM C. I Z > I D > I ZM D. I Z < I D < I ZM 12. 从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管两端压降大于（）时处于正偏导通状态。

二极管练习题

《二极管及其应用》章节测验一、选择 1、本征半导体又叫（） A 、普通半导体 B 、P 型半导体 C 、掺杂半导体 D 、纯净半导体 2、锗二极管的死区电压为（） A 、0.3V B 、0.5V C 、1V D 、0.7V 3、如下图所示的四只硅二极管处于导通的是（） -5.3V -6V -6V -5.3V 0V -0.7V 4、变压器中心抽头式全波整流电路中，每只二极管承受的最高反向电压为（） A 、U 2 B 、 2U 2 C 、1.2 U 2 D 、22 U 2 5、在有电容滤波的单相半波整流电路中，若要使输出的直流电压平均值为60V ，则变压器的次级低电压应为（） A 、50V B 、60V C 、72V D 、27V 6、在下图所示电路中，正确的稳压电路为（） 7、电路如图7所示，三个二极管的正向压降均可忽略不计，三个白炽灯规格也一样，则最亮的白炽灯是( ) A ．A B ．B C ．C D ．一样亮 8、图8所示电路，二极管导通电压均为0.7V ，当V1=10V ，V 2=5V 时，（1）判断二极管通断情况( ) A ．VD1导通、VD2截止 B ．VD1截止、VD2 导通 C ．VD1、VD2均导通 D ．VD1、VD2 均截（2）输出电压VO 为( ) A ．8.37V B ．3. 87V C ．4.3V D ．9.3V 9．分析图9所示电路，完成以下各题（1）变压器二次电压有效值为10 V ，则V1为( ) A ．4.5V B ．9V C ．12V D ．14V (2)若电容C 脱焊,则V1为( ) A ．4.5V B ．9V C ．12V D ．14V (3)若二极管VD1接反，则( ) A ．VD1、VD2或变压器烧坏 B ．变为半波整流 C ．输出电压极性反转，C 被反向击穿 D ．稳压二极管过流而损坏（4）若电阻R 短路，则( ) A ．VO 将升高 B ．变为半波整流 C ．电容C 因过压而击穿 D ．稳压二极管过流而损坏二、判断（）1、本征半导体中没有载流子。（）2、二极管的反向电流越大说明二极管的质量越好。（）4、RC π型滤波器的特点是：滤波效果好，有直流损耗，带负载能力差。（）5、使用发光二极管时，要加正向电压；使用光敏和稳压二极管时要加反向电压。（）6、在单相半波整流电容滤波电路中，输出电压平均值ū= U 2 （）7、二极管和三极管都属于非线性器件。 A B C D R L R L B C D 图7 图9

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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(T S -=U U e I 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 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U >>U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~2.5）mV 。二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型常用的二极管模型有以下几种：

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