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第1章半导体器件习题及答案综述

第1章半导体器件

一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)

1、P 型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（）

2、N 型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（）

3、在N 型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P 型半导体。（）

4、P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（）

5、N 型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（）

6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（）

7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（）

8、施主杂质成为离子后是正离子。（）

9、受主杂质成为离子后是负离子。（）

10、PN 结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（）

11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（）

12、由于PN 结交界面两边存在电位差，所以，当把PN 结两端短路时就有电流流过。（）

13、PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（）

14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（）

15、通常的BJT 管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（）

16、有人测得某晶体管的U BE =0.7V ，I B =20μA ，因此推算出r be =U BE /I B =0.7V/20μA=35kΩ。（）

17、有人测得晶体管在U BE =0.6V ，I B =5μA ，因此认为在此工作点上的r be 大约为26mV/I B =5.2kΩ。（）

18、有人测得当U BE =0.6V ，I B =10μA 。考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到

0.6060()100BE be B U r k I ?-===Ω?- （）

二、选择题

(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中_________ 载流子。

A. 有

B. 没有

C. 少数

D. 多数

2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生_________。

A. 负离子

B. 空穴

C. 正离子

D. 电子-空穴对

3、半导体中的载流子为_________。 A.电子 B.空穴 C.正离子 D.电子和空穴

4、N型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子

5、P型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子

6、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有

很大关系。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 杂质浓度 C. 晶体缺陷

7、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

8、二极管正向电压从0.7V增大15%时，流过的电流增大_______。（A1．15% B1．大于

15% C1．小于15%）当流过二极管的电流一定，而温度升高时，二极管的正向电压______。

（A2．增大B2．减小；C2．基本不变）

9、温度升高时，二极管的反向伏安特性曲线________。（A1．上移B1．下移C1．不变）

说明此时反向电流________。（A2．减小B2．增大C2．不变）.

10、在下图1.10所示电路中，当电源V=5V时，测得I=1mA。若把电源电压调整到V=10V，则

电流的大小将是[ ] I=2mA B.I<2mA C.I>2mA D.不能确定

图1.10 图1.11 图1.13

11、图1.11所示电路中电源V=5V不变。当温度为20O C时测得二极管的电压U D=0.7V。当温

度上生到为40O C时,则U D的大小将是[ ]

A.仍等于0.7V

B.大于0.7V

C. 小于0.7V

D.不能确定

12、设图1.11电路中保持V=5V不变，当温度为20℃时测得二极管的电流I=2mA。当温度上升

到40℃时，则I的大小将是。 A. I=2mA B. I<2mA C. I>2mA 13、图1.13中，二极管的正向压降可以忽略，反向饱和电流0.1 mA, 反向击穿电压为5V,击

穿后电压基本不随电流而变化，这时电路中的电流I等于[ ]

A. 0.1 mA

B. 2.5 mA

C. 5mA

D. 15 mA

14、二极管的主要特性是[ ]

A.放大特性

B.恒温特性

C.单向导电特性

D.恒流特性

15、在下图1.15所示电路中，D1～D3为理想二极管，A、B、C白炽灯泡功率都相同，其中最亮

的灯是_________。 A. b B. c C. a

16、二极管电路如下图1.16所示，判断图中二极管是导通还是截止后，可确定电路的输出电

压V o为______。(设二极管的导通压降0) A.5.6V B.-4.3V C.-5V D.6V

图1.15 图1.16 图1.17 图1.18

17、二极管电路如上图1.17所示，判断图中二极管是导通还是截止后，可确定电路的输出电

压V o为______(设二极管的导通压降为0.7V) A.0V B.-0.7V C.-1.7V D.1V 18、二极管电路如上图1.18所示，判断图中二极管是导通还是截止后，可确定电路的输出电

压V o为______。(设二极管的导通压降为0.7V) A.-8.3V B.8V C.9V D.-9.3V

19、电路如下图1.19所示。试估算A点的电位为_________。（设二极管的正向压降为0.7V。）

A. 6.7V

B. 6V

C. 5.7V

D. 6.7V

20、已知如下图1.20所示电路中V A＝0V，V B＝5V，分析二极管的工作状态后，可确定V o

的值为_____。（设二极管的正向压降为0.7V。）A.5V B.-4V C.4.3V D.0.7V

图1.19 图1.20 图1.21 (a) 图1.21 (b)

21、设硅稳压管D Z1和D Z2的稳定电压分别为5V和8V，正向压降均为0.7V，可求出图1.21(a)

中电路的输出电压V o为_______；可求出图1.21(b)中电路的输出电压V o为_______；可求出图1.21(c)中输出电压V o为_______；可求出图1.21(d)中输出电压V o为_______。

A.0.7V

B.1.4V

C.5V

D.7V

E.8V G..13V H.17V

F.11.6V

图1.21(c) 图1.21(d) 图1.22(a) 图1.22(b)

22、已知D Z1、D Z2的稳压值分别为6V和7V，且具有理想的稳压特性，可求得图1.22(a)路中，

输出电压为_________；可求得图1.22(b)中输出电压为_________。

A. 1V

B. 5V

C. 6V

D. 13V

E. 7V

半导体器件工艺基础知识

半导体基础知识和半导体器件工艺第一章半导体基础知识　通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类为导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物体。第二类为绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类为半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义为长1厘米、截面积为1平方厘米的物质的电阻值，单位为欧姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4欧姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109欧姆*厘米以上。半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由于它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于半导体具有以下的特殊性质： (1) 温度的变化能显著的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏组件（如热敏电阻等），但是由于半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身产生的热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。 (2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照后导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。 (3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其它元素（这个过程我们称为掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特征。例如在原子密度为5*1022/cm3的硅中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例为10-7（即千万分之一），硅的导电能力提高了几十万倍。物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少后，整个原子呈现正电，缺少电子的地方产生一个空位，带正电，成为电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。前面提到掺杂其它元素能改变半导体的导电能力，而参与导电的又分为电子和电洞，这样掺杂的元素（即杂质）可分为两种：施主杂质与受主杂质。将施主杂质加到硅半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多自由电子参与导电，而杂质本身失去电子形成正离子，但不是电洞，不能接受电子。这时的半导体叫N型半导体。施主杂质主要为五族元素：锑、磷、砷等。将施主杂质加到半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多电洞参与导电，这时的半导体叫p型半导体。受主杂质主要为三族元素：铝、镓、铟、硼等。电洞和电子都是载子，在相同大小的电场作用下，电子导电的速度比电洞

第1章半导体器件习题及答案教学总结

第 1 章半导体器件习题及答案

第1章半导体器件一、是非题（注：请在每小题后［］内用” V"表示对，用” X "表示错） 1、P型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2、N型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（） 3、在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P型半导体。（） 4、P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 5、N型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（） 6半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（） 10、PN结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 12、由于PN结交界面两边存在电位差，所以，当把PN结两端短路时就有电流流过。（） 13、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（） 15、通常的BJT管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（） 16、有人测得某晶体管的U BE=0.7V, I B=20^A,因此推算出r be=U BE/|B=0.7V/20 卩A=35k Q（）

17、有人测得晶体管在U BE =0.6V , I B =5^A,因此认为在此工作点上的r be 大约为 26mV/l B =5.2k ◎（） 18、有人测得当U BE =0.6V , I B =10^A O 考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到、选择题（注：在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处 .1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中 __________ 载流子 A.有 B.没有 C.少数 D.多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生 ___________ F 很大关系。A.温度B. 掺杂工艺C.杂质浓度C.晶体缺陷 7、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 8、二极管正向电压从0.7V 增大15%时，流过的电流增大 ________ 。（ A 1. 15% B 1 ?大于仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 U BE 1 B 0.6 0 10 0 60(k ) ,多选或不选按选错论） A.负离子 B. 空穴 C. 3、半导体中的载流子为 ________ 。空穴 4、 N 型半导体中的多子是 ________ < 5、 P 型半导体中的多子是 _________ < &在杂质半导体中，多数载流子的浓度度则与 ______ 有正离子 D. 电子-空穴对 \.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子和 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 _____ ，而少数载流子的浓

模拟电路习题

第一章半导体器件基础 ⒈ 讨论题与思考题 ⑴ PN 结的伏安特性有何特点？ ⑵ 二极管是非线性元件,它的直流电阻和交流电阻有何区别？用万用表欧姆档测量的二极管电阻属于哪一种？为什么用万用表欧姆档的不同量程测出的二极管阻值也不同？ ⑶ 硅二极管和锗二极管的伏安特性有何异同？ ⑷ 在结构上，三极管是由两个背靠背的PN 结组成的，那么，三极管与两只对接的二极管有什么区别？ ⑸ 三极管是由两个背靠背的PN 结组成的，由很薄的基区联系在一起。那么，三极管的发射极和集电极是否可以调换使用？ ⑹ 场效应管的性能与双极型三极管比较有哪些特点？ ⒉ 作业题题1.1 在硅本征半导体中掺入施主杂质，其浓度为3 17d cm 10 =N ，分别求出在250K 、300K 、350K 时电子和空穴的浓度。题 1.2 若硅PN 结的317a cm 10 =N ，3 16d cm 10=N ，求T =300K 时PN 结的内建电位差。题1.3 流过硅二极管的电流I D =1mA 时，二极管两端压降U D =0.7V ，求电流I D =0.1mA 和10mA 时，二极管两端压降U D 分别为多少？题1.4 电路如图题1.4中二极管是理想的，t U u ωsin m i ?=： ① 画出该电路的传输特性； ② 画出输出电压波形。题图 1.4 题1.5 题图 1.5中二极管是理想的，分别求出题图1.5(a)、(b)中电压U 和电流I 的值。 (a) (b) 题图1.5 题1.6 在图题1.6所示电路中，取5-V

《半导体器件》习题及参考答案

第二章 1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm，求零偏压下的总耗尽层宽度、内建电势和最大电场强度。解：)0(,22≤≤-=x x qax dx d p S εψ )0(,2 2n S D x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22 ≤≤--=- =E x x x x qa dx d x p p S εψ n n S D x x x x qN dx d x ≤≤-=- =E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm ?? =--=-n p x x bi V dx x E dx x E V 0 516.0)()( m V x qa E p S /1082.4)(25 2max ?-=-= ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。 2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp＝τn＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/s cm D L p p p 3103-?==τ，cm D L n n n 31045.2-?==τ n p n p n p S L n qD L p qD J 0 + =

I S =A*J S =1.0*10-16A 。＋0.7V 时，I ＝49.3μA ，－0.7V 时，I ＝1.0*10-16A 3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区内存贮的少数载流子总量。设n 型中性区的长度为1μm，空穴扩散长度为5μm。解：P ＋ >>n ，正向注入：0)(2 202=---p n n n n L p p dx p p d ，得： ) sinh() sinh() 1(/00p n n p n kT qV n n n L x W L x W e p p p ---=- ??=-=n n W x n n A dx p p qA Q 20010289.5)( 4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm，计算此时击穿电压。解：m V N E B g c /1025.3)1 .1E )q ( 101.148 14 32 1S 7 ?=?=（ ε V qN E V B C S B 35022 == ε m qN V x B B S mB με5.212== n 区减少到5μm 时，V V x W x V B mB mB B 9.143])(1[2 2 /=--＝第三章 1 一个p +-n-p 晶体管，其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别是5×1018，1016，1015cm －3，基区宽度W B 为1.0μm，器件截面积为3mm 2。当发射区－基区结上的正向偏压为0.5V ，集电区－基区结上反向偏压为5V 时，计算

半导体器件原理简明教程习题答案

半导体器件原理简明教程习题答案傅兴华 1.1 简述单晶、多晶、非晶体材料结构的基本特点. 解整块固体材料中原子或分子的排列呈现严格一致周期性的称为单晶材料; 原子或分子的排列只在小范围呈现周期性而在大范围不具备周期性的是多晶材料; 原子或分子没有任何周期性的是非晶体材料. 1.6 什么是有效质量，根据E(k)平面上的的能带图定性判断硅鍺和砷化镓导带电子的迁移率的相对大小. 解有效质量指的是对加速度的阻力.k E h m k ??=2 1*1 由能带图可知,Ge 与Si 为间接带隙半导体,Si 的Eg 比Ge 的Rg 大，所以Ge μ>Si μ.GaAs 为直接带隙半导体,它的跃迁不与晶格交换能量,所以相对来说GaAs μ>Ge μ>Si μ. 1.10 假定两种半导体除禁带宽度以外的其他性质相同,材料1的禁带宽度为1.1eV,材料2 的禁带宽度为 3.0eV,计算两种半导体材料的本征载流子浓度比值,哪一种半导体材料更适合制作高温环境下工作的器件? 解本征载流子浓度:)exp( )( 1082.42 15 T dp dn i k Eg m m m n ?= Θ两种半导体除禁带以外的其他性质相同 ∴)9.1exp()exp()exp(0.31.121T k k k n n T T ==-- ΘT k 9.1>0 ∴21n n > ∴在高温环境下2n 更合适 1.11 在300K 下硅中电子浓度330102-?=cm n ,计算硅中空穴浓度0p ,画出半导体能带图, 判断该半导体是n 型还是p 型半导体. 解 3 173 21002 02 0010125.1102)105.1(p -?=??==→=cm n n n p n i i ∴>00n p Θ是p 型半导体 1.16 硅中受主杂质浓度为31710-cm ,计算在300K 下的载流子浓度0n 和0p ,计算费米能级相对于本征费米能级的位置,画出能带图. 解 3 17010-==cm N p A 200i n p n = T=300K →3 10 105.1-?=cm n i 330 2 01025.2-?==∴cm p n n i 00n p >Θ ∴该半导体是p 型半导体 )105.110ln(0259.0)ln(10 17 0??==-i FP i n p KT E E

半导体器件物理课后习题解答

半导体器件物理课后作业第二章对发光二极管（LED）、光电二极管（PD）、隧道二极管、齐纳二极管、变容管、快恢复二极管和电荷存储二极管这7个二端器件，请选择其中的4个器件，简述它们的工作原理和应用场合。解：发光二极管它是半导体二极管的一种，是一种固态的半导体器件，可以把电能转化成光能；常简写为LED。工作原理：发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短；反之，则发出的光的波长越长。应用场合：常用的是发红光、绿光或黄光的二极管，它们主要用于各种LED显示屏、彩灯、工作（交通）指示灯以及居家LED节能灯。光电二极管光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。工作原理：普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光，而电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子—空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流迅速增大到几十微安，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。光电二极管有多种类型，用途也不尽相同，主要有以下几种： PN型特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。 PIN型特性：缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应用途：高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传真发射键型特性：使用Au薄膜与N型半导体结代替P型半导体用途：主要用于紫外线等短波光的检测雪崩型特性：响应速度非常快，因具有倍速做用，故可检测微弱光用途：高速光通信、高速光检测隧道二极管隧道二极管（Tunnel Diode）又称为江崎二极管，它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。隧道二极管是采用砷化镓（GaAs）和锑化镓（GaSb）等材料混合制成的半

第1章课后习题参考答案

第一章半导体器件基础 1．试求图所示电路的输出电压Uo，忽略二极管的正向压降和正向电阻。解：（a）图分析： 1）若D1导通，忽略D1的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=1V，U D2=1-4=-3V。即D1导通，D2截止。 2）若D2导通，忽略D2的正向压降和正向电阻，得等效电路如图所示，则U O=4V，在这种情况下，D1两端电压为U D1=4-1=3V，远超过二极管的导通电压，D1将因电流过大而烧毁，所以正常情况下，不因出现这种情况。综上分析，正确的答案是U O= 1V。（b）图分析： 1.由于输出端开路，所以D1、D2均受反向电压而截止，等效电路如图所示，所以U O=U I=10V。

2．图所示电路中， E

解：（a）图当u I＜E时，D截止，u O=E=5V；当u I≥E时，D导通，u O=u I u O波形如图所示。 u I ωt 5V 10V uo ωt 5V 10V （b）图当u I＜-E=-5V时,D1导通D2截止，uo=E=5V；当-E＜u I＜E时，D1导通D2截止，uo=E=5V；当u I≥E=5V时，uo=u I 所以输出电压u o的波形与（a）图波形相同。 5．在图所示电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件(R、DA、DB)中通过的电流：( 1 )UA=UB=0V；( 2 )UA= +3V，UB = 0 V。( 3 ) UA= UB = +3V。二极管的正向压降可忽略不计。解：（1）U A=U B=0V时，D A、D B都导通，在忽略二极管正向管压降的情况下，有：U F=0V mA k R U I F R 08 .3 9.3 12 12 = = - =

《半导体器件》习题与参考答案

A-A- ― 第——早 1 一个硅p — n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4, n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3X1014cm — 3,在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8 um X = 0处E 连续得X n = 1.07 m X 总=X n +x p =1.87 m 0 X n E(x)dx E(x)dx 0.516V x p - 16 |s =A*J s =1.0*10 16 A 。 + 0.7V 时，1 = 49.3 A , —0.7V 时，1= 1.0*10-16 A 3对于理想的硅p + -n 突变结，N D = 1016 cm 3 ，在1V 正向偏压下，求n 型中性解: 求零偏压下的总耗尽层宽度、 d 2 qaX ,( X p x 0) 建电势和最大电场强度。 d 2 qN ° ,(0 X n ) (X) d dx qa 2 (X 2 S 2 X p ), X p x 0 (X) d dx X n ),0 X X n V bi E max X p ) 4.82 1 05 V/m,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。 J S qD p P no qD n n p° L p L n

区存贮的少数载流子总量。设n 型中性区的长度为1ym,空穴扩散长度为5ym 解：PJn,正向注入：叫严先严。，得: *W n X 、 sinh( ) L P 1)- -K/W n g sinh( ) L p Q qA Wn (P n P no )dx 5.289 1020A x n 4 一个硅p +-n 单边突变结，N D = 1015cm 3,求击穿时的耗尽层宽度，若 n 区减小到5^m,计算此时击穿电压 (c) Q B qAWP n (0) 5.93 10 13 C 2 2推导基区杂质浓度为N B (X ) N B (0)e x/l 时的基区建电场公式及基区少子浓度分布表达式。 P n qV/kT P n0 P nO (e 解：E c 1.1 10 U 诗1 3 1 9 )讥8 3.25 104 V/m V B S E C 350V 2qN B n 区减少至U 5 pm 时，vB=[1 (b) P n (O) P no e qV B E/kT 4.73 1012cm 3 X mB 21.5 m 0.217 m 0.261 m W = W B — X neb — X ncb = 0.522

半导体器件物理复习题

半导体器件物理复习题一．平衡半导体：概念题： 1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义）所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体，是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度等）作用影响的半导体。在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。 2. 本征半导体：本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。 3. 受主（杂质）原子：形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅲ族元素）。 4. 施主（杂质）原子：形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅴ族元素）。 5. 杂质补偿半导体：半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。 6. 兼并半导体：对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度，费米能级高于导带底（0F c E E ->）；对P 型掺杂的半导体而言，空穴浓度大于价带的有效状态密度。费米能级低于价带顶（0F v E E -<）。

7. 有效状态密度：在导带能量范围（ ~c E ∞ ）内，对导带量子态密度函数导带中电子的有效状态密度。在价带能量范围（ ~v E -∞）内，对价带量子态密度函数 8. 以导带底能量c E 为参考，导带中的平衡电子浓度：其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。 9. 以价带顶能量v E 为参考，价带中的平衡空穴浓度：其含义是：价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。 10.

11. 12. 13. 14. 本征费米能级Fi E ：是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带带宽度g c v E E E =-。？ 15. 本征载流子浓度i n ：本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度 00i n p n ==。硅半导体，在300T K =时，1031.510i n cm -=?。 16. 杂质完全电离状态：当温度高于某个温度时，掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17. 束缚态：在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。 18. 本征半导体的能带特征：本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，且跟温度有关。如果电子和空穴的有效质量严格相等，那么本征半导体费米能级

温湿度文献综述

学校代码：学号： HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 文献综述题目仓储温湿度报警系统的设计学生姓名专业班级电气工程及其自动化二班学号系（部）电气信息工程系指导教师(职称)蒋威（讲师）完成时间 2011年 3 月 1日

仓储温湿度报警系统的设计综述摘要：为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作，并及时报警提示。本文根据粮仓环境测试的特点，应用现代检测理论，对温室的温度、湿度等环境因子进行自动检测，并实现报警功能，首先介绍了粮仓自动监测系统的发展背景及现状，指出在控制监测方面存在的问题和需要进一步深入探讨、研究的各个方面。关键词：粮仓、单片机、监测、传感器目前，关于这类监测系统的研究，国内外公开发表的文献不多，下面是关于单片机自动监测的一些主要文献：文献[1] 这本书从应用角度出发，精选了国内外最新流行的智能仪器与数据采集系统中的一些有特色、功能很强的新型集成电路20多类100余种。内容涉及仪用放大器，运算放大器，隔离放大器，变送器，A／D、 D／A变换器， LED、LCD驱动器，看门狗定时器，UP电源监控器，数字电位器，闪烁存储器，实时时钟等器件。所优选的每一种器件除阐述其基本功能、电路特点、性能参数和管脚说明之外，更突出器件的使用方法和应用电路。对智能仪器设计、数据采集、自动控制、数字通信和计算机接口这部分设计具有很高的使用和参考价值。文献[2] 这本书是"单片机应用技术丛书"中专门介绍单片机应用系统软件设计的一本著作。书中总结了作者多年来在80C51系列单片机应用系统软件设计中的实践经验，归纳出一整套应用程序设计的方法和技巧。在内容安排上，不仅有实现功能要求的应用程序设计步骤、子程序、监控程序及常用功能模块设计方法，还以较大篇幅介绍了提高系统可靠性的抗干扰设计和容错设计技术以及程序测试的正确思想方法。附录中向读者提供了完整的系统程序设计样本和经过多年使用考验的定点运算子程序库与浮点运算子程序库的程序文本、注释及使用方法。对于本次设计主要参考的是应用程序设计步骤、子程序、监控程序及常用功能模块设计方法这一部分的内容。文献[3] 提出MCS-51系列单片机应用系统的构成和设计方法。详细地阐述了应用系统的前向通道（传感器通道接口）、后向通道（伺服驱动、控制通道接口）、人机对话通道和相互通道（单片机应用系统之间的通信接口）的结构设计、

电学半导体器件基础测试题

第一章半导体器件基础测试题（高三）姓名班次分数一、选择题 1、N型半导体是在本征半导体中加入下列____________ 物质而形成的。 A、电子； B、空穴； C、三价元素； D、五价元素。 2、在掺杂后的半导体中，其导电能力的大小的说法正确的是 ________________ 。 A、掺杂的工艺； B、杂质的浓度： C、温度； D、晶体的缺陷。 3、晶体三极管用于放大的条件，下列说法正确的是 A、发射结正偏、集电结反偏； C、发射结反偏、集电结正偏； 4、晶体三极管的截止条件，下列说法正确的是 A、发射结正偏、集电结反偏； C、发射结反偏、集电结正偏； 5、晶体三极管的饱和条件，下列说法正确的是 A、发射结正偏、集电结反偏； C、发射结反偏、集电结正偏； 9、电路如下图所示，则A、B两点的电压正确的是 A、U A=3.5V , U B=3.5V , D 截止； B、发射结正偏、集电结正偏; D、发射结反偏、集电结反偏; B、发射结正偏、集电结正偏; D、发射结反偏、集电结反偏; B、发射结正偏、集电结正偏; D、发射结反偏、集电结反偏; 6、理想二极管组成的电路如下图所示，其AB两端的电压是 A、一12V ; C、+6V ;B、一6V ; D、 7、要使普通二极管导通，下列说法正确的是 A、运用它的反向特性； C、硅管使用反向区域，而锗管使用正向区域; 锗管使用在反向击穿区； D、都使用正向区 8、对于用万用表测量二极管时，下列做法正确的是 A、用万用表的 B、用万用表的 C、用万用表的 D、用万用表的R X 100 R X 10K R X 100 R X 10 , 或R X 1000的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转; 的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转；或R X 1000的欧姆，红棒接正极，黑棒接负极，指针偏转; 黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转；

第1章半导体器件习题及答案

第1章半导体器件一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错) 1、P型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2、N型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（） 3、在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P型半导体。（） 4、P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 5、N型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（） 6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（） 10、PN结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 12、由于PN结交界面两边存在电位差，所以，当把PN结两端短路时就有电流流过。（） 13、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（） 15、通常的BJT管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（） 16、有人测得某晶体管的U BE=，I B=20μA，因此推算出r be=U BE/I B=20μA=35kΩ。（） 17、有人测得晶体管在U BE=，I B=5μA，因此认为在此工作点上的r be大约为26mV/I B=Ω。（） 18、有人测得当U BE=，I B=10μA。考虑到当U BE=0V时I B=0因此推算得到

0.60 60()100 BE be B U r k I ?-= ==Ω?- （）二、选择题 (注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中_________ 载流子。 A. 有 B. 没有 C. 少数 D. 多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生_________。 A. 负离子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子-空穴对 3、半导体中的载流子为_________。 A.电子 B.空穴 C.正离子 D.电子和空穴 4、N 型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子 5、P 型半导体中的多子是_________。A.电子 B.空穴 C.正离子 D.负离子 6、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 杂质浓度 C. 晶体缺陷 7、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 8、二极管正向电压从增大15%时，流过的电流增大_______。（A 1．15% B 1．大于 15% C 1．小于15%）当流过二极管的电流一定，而温度升高时，二极管的正向电压______。（A 2．增大B 2．减小；C 2．基本不变） 9、温度升高时，二极管的反向伏安特性曲线________。（A 1．上移 B 1．下移 C 1．不变）说明此时反向电流________。（A 2．减小 B 2．增大 C 2．不变）. 10、在下图所示电路中，当电源V=5V 时，测得I=1mA 。若把电源电压调整到V=10V ，则电流的

半导体器件物理习题

●在300K 下，Si 在价带中的有效态密度为2,66X 19 103 cm -,而GaAs 为7X 18 10 3 cm -，求出空穴的有效质量，并与自由电子质量比较。 ●画出在77K ，300K,及600K 时掺杂 1610个/3cm 的As 原子的Si 简化能带图，标示出费米能级且使用本征F E 作参考量。 ●求出i S 在300K 时掺入下列掺杂情形下电子空穴浓度及费米能级。 ●对一半导体而言，其具有一固定的迁移率比 b=n u /p u >1,且与杂质浓度无关，求其最大的电阻率m ρ并以本征电阻率i ρ及迁移率比表示。 ●给定一个未知掺杂的i S 晶样品，霍耳测量提供了以下信息： ω=0.05cm,A=1.6x 3-103cm -,I=2.5mA,磁场为30nT(1T=4-10wb/2 cm ),若测出的霍耳电压为 10mV ,求半导体样品的霍耳系数，导体型态，多子浓度，电阻率及迁移率。 ●线性缓变Si 结，其掺杂梯度为420 cm 10 -，计算内建电势及4V 反向偏压的结电容（T=300K ）。对一理想突变p-n 结，其 D N =316cm 10-，当外加正偏压1V 时，求出中性区（n 区）没单位面积储存的少子、中性区的长度为1μm,p L 5μm. ●对一理想突变p-n 结，其 D N =316cm 10-，当外加正偏压1V 时，求出中性区（n 区）没单位面积储存的少子、中性区的长度为1μm, p L =5μm. ●设计一+ p -n Si 突变结二极管，其反向击穿电压为130V ，正偏电流在V V 7.0h =时为2.2mA,设. 1070p s -=τ

半导体基础知识和半导体器件工艺

半导体基础知识和半导体器件工艺 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

半导体基础知识和半导体器件工艺第一章半导体基础知识通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类爲导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其他一些物体。第二类爲绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类爲半导体，其导电能力介於导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si矽等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义爲长1厘米、截面积爲1平方厘米的物质的电阻值，单位爲欧姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4欧姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109欧姆*厘米以上。半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由於它的导电能力介於导体和绝缘体之间，而是由於半导体具有以下的特殊性质： (1) 温度的变化能显着的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏元件（如热敏电阻等），但是由於半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身産生的

热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。 (2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照後导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。 (3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其他元素（这个过程我们称爲掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特徵。例如在原子密度爲5*1022/cm3的矽中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例爲10-7（即千万分之一），矽的导电能力提高了几十万倍。物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少後，整个原子呈现正电，缺少电子的地方産生一个空位，带正电，成爲电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。前面提到掺杂其他元素能改变半导体的导电能力，而参与导电的又分爲电子和电洞，这样掺杂的元素（即杂质）可分爲两种：施主杂质与受主杂质。将施主杂质加到矽半导体中後，他与邻近的4个矽原子作用，産生许多自由电子参与导电，而杂质本身失去电子形成正离子，但不是电洞，不能接受电子。这时的半导体叫N型半导体。施主杂质主要爲五族元素：锑、磷、砷等。将施主杂质加到半导体中後，他与邻近的4个矽原子作用，産生许多电洞参与导电，这时的半导体叫p型半导体。受主杂质主要爲三族元素：铝、镓、铟、硼等。

第1章半导体器件习题解答

4第1章自测题、习题解答自测题1 一、选择题 1. 在半导体材料中，本征半导体的自由电子浓度空穴浓度。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 2. PN 结在外加正向电压时，其载流子的运动中，扩散漂移。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 3. N 型半导体的多数载流子是电子，因此它。 A. 带负电荷 B. 带正电荷 C. 呈中性 4. 处于放大状态的晶体管，集电结的载流子运动形式运动。 A. 只有漂移 B.只有扩散 C.兼有漂移和扩散 5. 当环境温度增加时，稳压二极管的正向电压将。 A.增大 B. 减小 C.不变解：1、C 2、A 3、C 4、A 5、B 二、判断题 1．PN 结加上反向电压时电流很小，是因为空间电荷减少了。（） 2．当共射晶体管的集电极电流几乎不随集—射电压的变化而改变时，则称晶体管工作在饱和状态。（） 3．P 型半导体中空穴占多数，因此它带正电荷。（） 4．晶体管有电流放大作用，因此它具有能量放大作用。（） 5. 二极管正向偏置时，PN 结的电流主要是多数载流子的扩散运动。（） 6. 结型场效应管的漏源电压u DS 大于夹断电压U P 后，漏极电流i D 将为零。（）解：1、× 2、× 3、× 4、× 5、√ 6、× 三、二极管电路如图T1－3所示，写出各电路的输出电压值。设u D =0.7V 。 (a) (b) (c)

D +5V -R +U O4--3V + D +5V -R +U O5--3V + D -3V +R + U O6- -5V + (d) (e) (f) 图T1－3 解： (a) 二极管截止，故u o1 =0V （b ）二极管导通，故u o2 =5－0.7=4.3V (c) 二极管导通，故u o3 =3＋0.7=3.7V (d) 二极管截止，故u o4=5V (e) 二极管导通，故u o5 =0.7－3=－2.3V (f) 二极管截止，故u o6 =－3V 四、稳压二极管电路如图T1－4所示，已知D Z1、D Z2的稳定电压分别为U Z1=5V ， U Z2 =8V ，试求输出电压U O1，U O2。 (a) (b) 图T1－4 解：（a ）u o1 =15－U Z1－U Z2＝2V （b ）D Z2两端的电压小于其反向击穿电压8V ，故D Z2截止，u o2 =0V 五、电路如图T1－5所示，设U CC =10V ，=100，U BE =0.7V ，U CES =0V 试问： 1. R B =100K Ω，U BB =3V 时，I C =？解：30.7 23100 BB BE B B U U I A R μ--= == 10023 2.3C B I I mA β==?= 2. U BB =2V 时，U O =5V 时，R B =？ +U BB -R B R C 5k W U CC T +U - +U i =15V -+U O1- D Z1 R 1 R 2 D Z2 + U i =15V - +U O2- D Z1 R 2 D Z2

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其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。 9. 以价带顶能量v E 为参考，价带中的平衡空穴浓度：其含义是：价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。 10. 11. 12. 13. 14. 本征费米能级Fi E ：是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近， g c v E E E =-。？ 15. 本征载流子浓度i n ：本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度00i n p n ==。硅半导体，在 300T K =时，1031.510i n cm -=?。 16. 杂质完全电离状态：当温度高于某个温度时，掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17. 束缚态：在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。 18. 本征半导体的能带特征：

第1章 半导体器件习题及答案综述