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第1章 半导体器件的特性
1.1知识点归纳
1.杂质半导体与PN结
在本征半导体中掺入不同杂质就形成N型和P型半导体。半导体中有两种载流子，自由电子和空穴，载流子因浓度而产生的运动成为扩散运动，因电位差而产生的运动成为漂移运动。在同一种本征半导体基片上制作两种杂质半导体，在它们的交界面上，上述两种运动达到动态平衡，就形成了PN 结。其基本特性是单向导电性。
2.半导体二极管
一个PN结引出电极后就构成了二极管，加上正向偏压时形成扩散电流，电流与电压呈指数关系，加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小。体现出单向导电性。
3晶体管
晶体管具有电流放大作用，对发射极正向偏置集电极反向偏置时，从射区流到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流IB，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流IC，体现出IB对IC的控制，可将IC视为IB控制的电流源。晶体管有放大、饱和、截止三个工作区域。
4.场效应管
场效应管是电压控制器件，它通过栅-源电压的电场效应去控制漏极电流，因输入回路的PN结处于反向偏置或输入端处于绝缘状态因此输入电阻远大于晶体管。场效应管局又夹断区（即截止区）、横流区（即线性区）和可比阿安电阻区三个工作区域。
学完本章后应掌握：
1.熟悉下列定义、概念和原理：自由电子与空穴，扩散与漂移，复合，空间电荷区，PN结，耗尽层，导电沟道，二极管单向导电性，晶体管和场效应管的放大作用及三个工作区域。
2.掌握二极管、稳压管、晶体管，场效应管的外特性，主要参数的物理意义。
1.2习题与思考题详解
1-1试简述PN结的形成过程。空间电荷压，阻挡层，耗尽层和势垒压等名称是根据什么特性提出来的。
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答：PN结的形成过程：
当两块半导体结合在一起时，P区的空穴浓度高于N区，于是空穴将越过交界面由P区向N区扩散；同理，N区的电子浓度高于P区，电子越过交界面由N区向P区扩散。多子由一区扩散到另一区时，形成另一区的少子并与该区的多子复合，因此，在交界面的一侧留下带负电荷的受主离子，另一侧留下带正电荷的施主离子。于是在交界面附近形成一个空间电压区，即PN结。
空间电荷压：在PN结内无可移动的带电荷之缘故。
势垒层：在PN结中，N区电位高于P区电位，两区存在接触电位差之缘故。 耗尽层：在PN结中，只有不能移动的数量相等的正负离子，而载流子因扩散和复合而消耗掉了之故。
阻挡层：由于PN结中存在接触电势压，阻挡了电子扩散之故。
1-2（1）在室温下，当硅二极管的反向电流达到其反向饱和电流IR(sat)的95%时，反向电压是多少?
(2) 计算偏压为 ±0.1V时，相应的正向电流和反向电流的比值。
（3）如果反向饱和电流为10nA，计算相应于电压为0.6时的正向电流，并说明这一结果与实际不符的原因。
解：(1) 因为ID = IR(sat)( e所以VD = VTln
VDVT－1)
= 26mv×ln0.95 = -1.33 mv
IDIR(SAT)VT?1)VDID????1 (2)VRVTIRI?1)VRR(sat)(eIR(sat)(eVD(3)
1-3在测量二
极管的正向电阻时，用表的“R×10”档测出的阻值小而用“R×100”档测出大，原因何在？
答：因为万用表“R×10”档的内阻小，测量二极管的正向阻值小,而“R×100”档的内阻大，测量的二极管的正向阻值大。 1-4怎样用万能表判断二极管的极性和好坏？
答：判断二极管的极性与好坏，选择万用表“R?1K” 电阻档，此时黑表棒为正极，红表棒为电源负极。用黑红表棒接待测二极管两极，观察阻值大小，再反过来相接，观察阻值大小，若两次测量均大，说明二极管断路，若第一次测量阻值大，第二次测量阻值小，则测量值小的连接时，黑表棒接二极管的阳极，红表棒接二极管的阴极；并说明二极管是好的；若两次测量阻值均小，说明二极管被击穿。
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1-5限幅电路如图所示，设D为 理想二极管，输入电压vi为正弦波，其振幅大于VR，试给出输出电压为UO的波形。 解：
1-6双向限幅器如图所示，设D1D2为理想二极管，输入电压为正弦波，其振幅
Vi=3VR，试给出输出电压UO的波形。
1-7双向限幅器如图所示，设D1D2 为理想二极管，输入电压vi由0-100V作线性变化，给出相对于vi的输出
电压UO 随时间变化的曲线。 解：VA?VR2?VR180?20?R1?VR1??100?20?40(V)
R1?R2100?2001-8求图所示各电路中的电流I和电压V（设电路中的二极管为理想二极管）
解：ａ 对于D1D2D3管正向偏压，D3的偏压最大先导通，随之D1D2反偏截 止。所以 UO=1V ．I?5V?1V?4mA 1Kｂ D1D2D3均处于正向偏置状态，D1的偏置电压大先导通，D2D3则由于D1的导通反偏而截止。则UO?3V,I?5mA
1-9稳压管稳压电路如图示，已知稳压管稳定电压V=6V最大稳定电流IZmax＝25mA
限流电阻R=500? 求：１.vi?15v,R2?2K?时，电路工作是否正常？
vo??
２.vi?10v,R2?800?时，电路工作情况如何？ ３.vi?20v,R2开路，电路可能出现什么情况？为
什么？
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电子线路-梁明理第五版全答案
