半导体二极管极其电路(20211109170700)

1、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洁的半导体晶体，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

2、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

3、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结的伏安特性表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 =|sevD/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结两端参加高浓度的杂质，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

4、，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，需要防止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结两端参加正向电压时，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

5、用下,PN结两端参加反向电压时，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10-1410-8A，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：段为正向导通区；段为反向截止区； 段为反向击穿区。1 正向特性在二极管正向偏置且电压比拟小时，外加电压缺乏以克服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，

6、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。2 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 值一般比拟小。3 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、简述二极管根本电路及其分析方法。答：1 指数模型:iD =lsevD/VT -12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

7、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：在直流工作电压的根底上，求出Q点附近的二极管的等效电阻26mV。rd :I D Q叫4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

8、、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2.5kftnV5V题图1-1a导通，voi =5v；导通,截止，vo3 = 5 V；D(b)(c)V°3 =1 V；d截止，v°2 =0v；(e)导通，v04 = 6 v；(f)截止,v°6 二 2.5 V；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+4k flal4k4k nTIO-(b)题图1-2a D 左截止，D 右导通，vo1 =2V;(b)D 左导通，D 右截止，

9、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1-3b所示，在0 < t < 5ms的时间周期内,0.7V。16、仃、电路如题图1-5所示，当vi1、vi2、vi3分别输入0V或5V电压时，求输岀电压vo的值,用表格的形式给岀，如题表 1-1所示。利用二极管的理想模型V i1Vi2Vi3V o0 0 00005505050555500550555505555518、稳压二极管是根据齐纳击穿效应制成的二极管，流过其的电流变化很大，但是稳压管两端电压 变化却很小。考前须知: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