2025年大学电子科学与技术（半导体器件）试题及答案

2025年大学电子科学与技术（半导体器件）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）（总共10题，每题4分，每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将正确答案填在括号内）w1.半导体中自由电子和空穴的产生是由于（）A.本征激发B.杂质激发C.热激发D.光照激发答案：Cw2.当PN结外加正向电压时，扩散电流（）漂移电流。A.大于B小于C.等于D.不确定答案：Aw3.杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于（）A.温度B.杂质浓度C.光照D.电场强度答案：Bw4.对于N型半导体，以下说法正确的是（）A.电子是多数载流子，空穴是少数载流子B.空穴是多数载流子，电子是少数载流子C.电子和空穴都是多数载流子D.电子和空穴都是少数载流子答案：Aw5.当PN结外加反向电压时，空间电荷区将（）A.变窄B.变宽C.不变D.先变窄后变宽答案：Bw6.二极管的反向饱和电流随温度升高而（）A.增大B.减小C.不变D.不确定答案：Aw7.三极管工作在放大区时，发射结和集电结的偏置情况是（）A.发射结正向偏置，集电结反向偏置B.发射结反向偏置，集电结正向偏置C.发射结和集电结都正向偏置D.发射结和集电结都反向偏置答案：Aw8.某三极管的β=50，当IB=20μA时，IC=（）A.1mAB.2mAC.5mAD.10mA答案：Aw9.场效应管的控制方式是（）A.电流控制电流B.电流控制电压C.电压控制电流D.电压控制电压答案：Cw10.增强型MOS管工作在恒流区时，其漏极电流ID与栅源电压UGS的关系是（）A.线性关系B.平方关系C.指数关系D.对数关系答案：B第II卷（非选择题共60分）w11.（10分）简述半导体的导电特性。半导体的导电特性主要包括以下几点：1.热敏性：温度升高时，半导体的导电能力显著增强。这是因为温度升高使得更多的电子获得能量，从而挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时产生等量的空穴，载流子浓度增加，导电能力增强。2.光敏性：光照能使半导体的导电能力发生变化。例如，某些半导体材料在光照下会产生光电效应，激发出电子和空穴，增加载流子浓度，导致导电能力改变。3.掺杂性：在纯净的半导体中掺入适当的杂质，可显著改变其导电性能。掺入施主杂质形成N型半导体，多数载流子为电子；掺入受主杂质形成P型半导体，多数载流子为空穴。w12.（10分）分析PN结的单向导电性。当PN结外加正向电压时，外电场方向与内电场方向相反，削弱了内电场。这使得空间电荷区变窄，多数载流子的扩散运动增强，形成较大的扩散电流，此时PN结导通。当PN结外加反向电压时，外电场方向与内电场方向相同，增强了内电场。空间电荷区变宽，多数载流子的扩散运动受到抑制，少数载流子的漂移运动形成反向电流，但反向电流很小，此时PN结截止。所以PN结具有单向导电性。w13.（10分）某二极管的伏安特性曲线如图所示（此处虽无图，但按要求文字描述），已知在U=0.6V时，I=10mA。求该二极管的动态电阻rd。动态电阻rd等于伏安特性曲线上某点的电压变化量与电流变化量之比。设电压变化量ΔU=0.02V，电流变化量ΔI=2mA。则rd=ΔU/ΔI=0.02V/2mA=10Ω。w14.（15分）有一放大电路，三极管的β=80，ICQ=1mA，UCEQ=5V。已知输入信号ui=10sinωtmV，三极管的输入电阻rbe=1kΩ。求：（1）画出该放大电路的直流通路和交流通路；（2）计算电压放大倍数Au；（3）计算输入电阻Ri和输出电阻Ro。直流通路：电源VCC经电阻Rb接三极管基极，三极管集电极经电阻Rc接电源VCC，发射极接地。交流通路：输入信号ui通过电容C1接三极管基极，三极管集电极经电阻Rc和电容C2接负载RL，发射极接地。电压放大倍数Au=-βRL'/rbe，其中RL'=Rc∥RL。先求RL'=Rc∥RL=3kΩ∥6kΩ=2kΩ。则Au=-βRL'/rbe=-80×(2kΩ/1kΩ)=-160。输入电阻Ri=rbe=1kΩ。输出电阻Ro=Rc=3kΩ。w15.（15分）有一场效应管放大电路，已知场效应管的IDSS=10mA，UGS(off)=-4V，UDD=15V，RD=IDSS=10mA，UGS(off)=-4V，UDD=15V，RD=4kΩ，RG=1MΩ，RL=4kΩ。求：（1）场效应管的夹断电压UP和跨导gm；（2）计算静态工作点IDQ、UGSQ、UDSQ；（3）计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。夹断电压UP=UGS(off)=(-4)V。跨导gm=2IDSS/|UGS(off)|=2×10mA/|-4V|=5mS。对于耗尽型MOS管，ID=IDSS(1-UGS/UGS(off))²。设UGSQ=0V，则IDQ=IDSS=10mA。UDSQ=UDD-IDQRD=15V-10mA×4kΩ=11V。电压放大倍数Au=-gmRL'，其中RL'=RD∥RL=4kΩ∥4kΩ=2kΩ。则Au=-gmRL'=-5mS×2kΩ=-10。输入电阻Ri=RG=1MΩ。输出电阻Ro=RD=4kΩ。答案：w1.Cw2.Aw3.Bw4.Aw5.Bw6.Aw7.Aw8.Aw9.Cw10.Bw11.半导体导电特性包括热敏性，温度升高导电能力显著增强；光敏性，光照能改变导电能力；掺杂性，掺入杂质可显著改变导电性能，掺入施主杂质形成N型半导体，掺入受主杂质形成P型半导体。w12.正向电压时，外电场削弱内电场，空间电荷区变窄，扩散电流大，PN结导通；反向电压时，外电场增强内电场，空间电荷区变宽，扩散受抑，反向电流小，PN结截止，具有单向导电性。w13.10Ωw14.直流通路：电源经Rb接基极，集电极经Rc接电源，发射极接地；交流通路：输入经C1接