第一章半导体二极管极其电路1、什么是本征半导体？什么是杂质半导体（N型、P型）？本征半导体是非常纯净的半导体晶体，而在单晶半导体内，原子按晶体结构排列得非常整齐。杂质半导体：掺入微量元素的本征半导体，例：N型掺入五价元素磷，P型掺入三价元素硼。2、在半导体中有几种载流子？半导体的导电方式与金属的导电方式有什么不同？答：在半导体中有两种载流子，电子和空穴。而金属导体中只有自由电子参与导电。3、如何理解电子-空穴对的产生和复合？电子空穴对的产生与复合是由于自由电子的移动，空穴并不是真正存在的粒子，电子填充空穴位置即复合。电子离开空穴即产生。4、在PN结中什么是扩散电流？什么是漂移电流？答：PN结两侧的P型半导体、N型半导体掺入的杂质元素不同，其载流子浓度也不相同。由于存在载流子浓度的差异，载流子会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，通常把这种运动称为扩散运动，把扩散运动产生的电流称为扩散电流。在内电场的作用下，N区的少数载流子（空穴）会向P区做定向运动，同样P区的少数载流子（自由电子）会向N区做定向运动，这种运动称为漂移运动，由漂移运动产生的电流称为漂移电流。5、说明扩散运动、漂移运动对空间电荷区（耗尽层）的影响。答：扩散运动会使空间电荷区变宽、内电场加大；内电场的产生和加强又阻止了多子的扩散，有助于少子的漂移，结果使空间电荷区变窄，削弱了内电场，如此反复，在P区和N区之间，多子的扩散和少子的漂移会形成动态平衡，扩散电流等于漂移电流，总电流等于零，空间电荷区宽度一定，内电场强度一定，PN结呈电中性。6、写岀PN结的伏安特性
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达式并绘岀响应的曲线。答：PN结的伏安特性可用下式描述：iD=|s（evD/nVT—1）反向±-窃区7、解释雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿形成的原因，并说明热击穿与电击穿的异同。雪崩击穿：当加在PN结两端反向电压足够大时PN结内的自由电子数量激增导致反向电流迅速增大，导致击穿。齐纳击穿：在PN结两端加入高浓度的杂质，在不太高的反向电压作用下同样会使反向电流迅迅增大产生击穿热击穿：加在PN结两端的电压和流过PN结电流的乘积大于PN结允许的耗散功率，PN结会因为热量散发不岀去而被烧毁不同：电击穿可逆，热击穿不可逆，需要避免8、PN结中的势垒电容、扩散电容是如何形成的？势垒电容：是由空间电荷区产生的，在空间电荷区中缺少载流子、只有不能移动的正、负离子。且当外加电压发生变化，空间电荷区电荷量发生变化呈现电容效应。扩散电容：在PN结正偏时，N区电子向P区扩散，靠近结边缘的浓度大，远离结边缘的浓度小，产生电容效应。9、为什么PN结具有单向导电性？答：PN结两端加入正向电压时，外场强的方向和内场强的方向相反。在外场强的作用下，空间电荷区变窄，使扩散运动大于漂移运动，从而产生较大的正向扩散电流（一般为几毫安），此时称PN结处于导通状态。在外场强的作用下,PN结两端加入反向电压时，外场强的方向和内场强的方向相同PN结只存在由少数载流子形成的10-14〜10-8A），此时称PN结处于截空间电荷区变宽，阻止了扩散运动，扩散电流接近于零，微小的漂移电流。又称为反向饱和电流（典型值范围为止状态。所以PN结具有单向导电性。10、根据二极管的伏安特性曲线，解释二极管在3个区段（截止区、导通区、击穿区）的工作情况。答：二极管的伏安（V-I）特性分为3个区间：①段为正向导通区；②段为反向截止区；③段为反向击穿区。•正向特性在二极管正向偏置且电压比较小时，外加电压不足以克服PN结的内电场，二极管的电流约等于零，二极管等同于一个大的电阻；当正向电压大于门坎电压时，二极管等同于一个小的电阻，因而电流迅速加大，二极管开始导通。•反向特性在二极管反向偏置时，在内电场和外加电压的共同作用下，很容易通过空间电荷区形成反向饱和电流，此时，扩散电流约为零。由于反向饱和电流是由少数载流子漂移形成的，它的数值一般比较小。•击穿特性当二极管处于反向偏置状态，且反向电压大于击穿电压Vbr时，二极管电流迅速增加，这种击穿称为反向击穿。11、简述二极管基本电路及其分析方法。答：1•指数模型:iD=ls（evD/VT-1）2•理想模型：当外加电压大于0V时，二极管导通，电阻为0Q;当外加电压小于0V时,二极管截止，电阻无穷大。此模型适用于外加电压远远大于二极管的管压降情况。3•恒压降模型：当二极管导通时，认为管压降是一个恒定的值，对于硅管典型值是0.7V此模型适用于二极管中的电流大于等于1mA的情况。(a)伏瓷特性曲總+%-Q+氏。CI£二极管理想模型二极管恒压降模型Vth（硅4•折线模型：较真实地描述了二极管的伏安特性，用理想二极管、一个门槛电压为管约为0.5V)的电池和一个电阻rD(约200欧)的串联来等效。5•小信号模型：在直流工作电压的基础上，求出Q点附近的二极管的等效电阻26mV。rd:IDQ叫4⑹电路摸型二极管折线模型(b)电路模型二极管小信号模型12、二极管的四种简化模型时什么？使用小信号模型的条件是什么？理想模型、折线模型、恒压降模型、小信号模型。使用小信号模型时，输入信号的幅值一定要小。13、分析
题
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图1-1中各二极管的工作状态(导通或截止)，并求岀输岀电压，设二极管是理想的2.5kftnV——5V题图1-1（a）导通，voi=5v；导通,截止，vo3=5V；D(b)(c)V°3=1V；（d）截止，v°2=0v；(e)导通，v04=6v；(f)截止,v°6二2.5V；14、分析题图1-2中各二极管的工作状态（导通或截止）并求出输出电压的值。Dc+4kflal4k4knTIO-(b)题图1-2（a）D（左）截止，D（右）导通，vo1=2V;(b)D（左）导通，D（右）截止，V°2=0V;15、电路如题图1-3（a）所示，输入电压如题图画岀输岀电压的波形。用恒压降模型，管压降为1-3（b）所示，在0
注意事项
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:1工作在反向击穿区；2合理控制稳压管反向工作电流；3稳压管要和负载并联19、发光二极管将电能转换成光能。20、21、22、在正半周时A、B同向，负半周时反向。因为该电路是整流电路。23、理论值：［12/（1+0.5）］*0.5=4V实际测量值会小一些：二极管会有一定的电阻，二极管左端的电压会比4V高一些（4.22V）;二极管会有0.7V的电压降，二极管的右端会比4V低一些（3.54V）
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