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第5章 半导体器件基础-习题解答

第5章 半导体器件基础-习题解答
第5章 半导体器件基础-习题解答

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

常用半导体器件复习题

第1章常用半导体器件 一、判断题(正确打“√”,错误打“×”,每题1分) 1.在N型半导体中,如果掺入足够量的三价元素,可将其改型成为P型半导体。()2.在N型半导体中,由于多数载流子是自由电子,所以N型半导体带负电。()3.本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。() 4.PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。() 5.使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏,且集电结也是正偏。()6.晶体三极管的β值,在任何电路中都是越大越好。( ) 7.模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。( ) 8.稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。( ) 9.发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。( ) 10.光电二极管外加合适的正向电压时,可以正常发光。( ) 一、判断题答案:(每题1分) 1.√; 2.×; 3.√; 4.√; 5.×; 6.×; 7.√; 8.×; 9.×; 10.×。

二、填空题(每题1分) 1.N型半导体中的多数载流子是电子,P型半导体中的多数载流子是。2.由于浓度不同而产生的电荷运动称为。 3.晶体二极管的核心部件是一个,它具有单向导电性。 4.二极管的单向导电性表现为:外加正向电压时,外加反向电压时截止。5.三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置,集电结偏置。6.场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是:场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b,源极S对应晶体三极管,漏极D对应晶体三极管的集电极c。7.PN结加正向电压时,空间电荷区将。 8.稳压二极管正常工作时,在稳压管两端加上一定的电压,并且在其电路中串联一支限流电阻,在一定电流围表现出稳压特性,且能保证其正常可靠地工作。 9.晶体三极管三个电极的电流I E 、I B 、I C 的关系为:。 10.发光二极管的发光颜色决定于所用的,目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。 二、填空题答案:(每题1分) 1.空穴 2.扩散运动 3.PN结 4.导通 5.反向 6.发射机e 7.变薄 8.反向 9.I E =I B +I C 10.材料 三、单项选择题(将正确的答案题号及容一起填入横线上,每题1分)

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(附答案)

第一章、半导体器件(附答案) 一、选择题 1.PN 结加正向电压时,空间电荷区将 ________ A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 2.设二极管的端电压为 u ,则二极管的电流方程是 ________ A. B. C. 3.稳压管的稳压是其工作在 ________ A. 正向导通 B. 反向截止 C. 反向击穿区 4.V U GS 0=时,能够工作在恒流区的场效应管有 ________ A. 结型场效应管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 5.对PN 结增加反向电压时,参与导电的是 ________ A. 多数载流子 B. 少数载流子 C. 既有多数载流子又有少数载流子 6.当温度增加时,本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____ A. 增加 B. 减少 C. 不变 7.用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻,两次测 量结果 ______ A. 相同 B. 第一次测量植比第二次大 C. 第一次测量植比第二次小 8.面接触型二极管适用于 ____ A. 高频检波电路 B. 工频整流电路 9.下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是: ____ A. 2CZ11 B. 2CP10 C. 2CW11 D.2AP6 10.当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。若其他参数不变,当温度上 升到40℃,则D U 的大小将 ____ A. 等于 0.7V B. 大于 0.7V C. 小于 0.7V 11.当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来,可组成的稳压值有 _____ A. 两种 B. 三种 C. 四种 12.在图中,稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ,且工作在稳压状态,由此可知输 出电压O U 为 _____ A. 6V B. 7V C. 0V D. 1V

最新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; B 、发射结正偏、集电结正偏; C 、发射结反偏、集电结正偏; D 、发射结反偏、集电结反偏; 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; B 、发射结正偏、集电结正偏; C 、发射结反偏、集电结正偏; D 、发射结反偏、集电结反偏; 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; 6、理想二极管组成的电路如下图所示,其 A 、一 12V ; B 、一 6V ; C 、+6V ; D 、+12V 。 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; B 、锗管使用在反向击穿区; C 、硅管使用反向区域,而锗管使用正向区域; D 、都使用正向区域。 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R X 100或R X 1000的欧姆,黑棒接正极,红棒接负极,指针偏转; B 、 用万用表的R X 10K 的欧姆,黑棒接正极,红棒接负极,指针偏转; C 、 用万用表的R X 100或R X 1000的欧姆,红棒接正极,黑棒接负极,指针偏转; D 、用万用表的R X 10,黑棒接正极,红棒接负极,指针偏转; 9、电路如下图所示,则 A 、B 两点的电压正确的是 ________________ B 、发射结正偏、集电结正偏; D 、发射结反偏、集电结反偏; AB 两端的电压是 _____________

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

(完整版)半导体器件物理试题库

半导体器件试题库 常用单位: 在室温(T = 300K )时,硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 (一)名词解释题 杂质补偿:半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时,施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用,通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子:半导体处于非平衡态时,附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度, 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率:载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志,即单位电场下的漂移速度。 晶向: 晶面: (二)填空题 1.根据半导体材料内部原子排列的有序程度,可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2.根据杂质原子在半导体晶格中所处位置,可分为 杂质和 杂质两种。 3.点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4.线缺陷,也称位错,包括 、 两种。 5.根据能带理论,当半导体获得电子时,能带向 弯曲,获得空穴时,能带 向 弯曲。 6.能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质;能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7.对于N 型半导体,根据导带低E C 和E F 的相对位置,半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8.载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。

9.在Si-SiO 2系统中,存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10.对于N 型半导体,当掺杂浓度提高时,费米能级分别向 移动;对于P 型半 导体,当温度升高时,费米能级向 移动。 (三)简答题 1.什么是有效质量,引入有效质量的意义何在?有效质量与惯性质量的区别是什么? 2.说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用? 3.说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围? 4.什么是杂质的补偿,补偿的意义是什么? (四)问答题 1.说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同? 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么? (五)计算题 1.金刚石结构晶胞的晶格常数为a ,计算晶面(100)、(110)的面间距和原子面密度。 2.掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ,已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ,而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3,由此计算: (a )该样品的离化杂质浓度是多少? (b )该样品的少子浓度是多少? (c )未离化杂质浓度是多少? (d )施主杂质浓度是多少? 3.室温下的Si ,实验测得430 4.510 cm n -=?,153510 cm D N -=?, (a )该半导体是N 型还是P 型的? (b )分别求出其多子浓度和少子浓度。 (c )样品的电导率是多少? (d )计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4.室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?,1931.110 cm v N -=?,0.026 eV B k T =,禁带 宽度 1.12 eV g E =,如果忽略禁带宽度随温度的变化

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

半导体器件物理(第二版)第二章答案

2-1.P N + 结空间电荷区边界分别为p x -和n x ,利用2T V V i np n e =导出)(n n x p 表达式。给 出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 解:在n x x =处 ()()??? ??????? ??-=?? ? ??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn i n n FP i i n n exp exp ()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =??? ? ??-= 而 ()()() 000n n n n n n n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ (n n n p ?=?) ()()T T V V i n n n V V i n n n e n p n p e n n n p 2020=?+?=?+ 2001T V V n i n n n p n p e n n ???+= ?? ? T V V 2 2n n0n i p +n p -n e =0 n p = (此为一般结果) 小注入:(0n n n p <>? 且 n n p p ?= 所以 T V V i n e n p 22=或 T V V i n e n p 2= 2-2.热平衡时净电子电流或净空穴电流为零,用此方法推导方程 2 0ln i a d T p n n N N V =-=ψψψ。 解:净电子电流为 ()n n n n I qA D n x με?=+? 处于热平衡时,I n =0 ,又因为 d dx ψ ε=-

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、

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 试题库

题库(一) 半导体物理基础部分 1、计算分析题 已知:在室温(T = 300K )时,硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? 半导体硅材料在室温的条件下,测得 n 0 = 4.5×104/cm 3, N D =5×1015/cm 3 问:⑴ 该半导体是n 型还是p 型? ⑵ 分别求出多子和少子的浓度 ⑶ 样品的电导率是多少? ⑷ 分析该半导体的是否在强电离区,为什么0D n N ≠? 2、说明元素半导体Si 、Ge 中的主要掺杂杂质及其作用? 3、什么叫金属-半导体的整流接触和欧姆接触,形成欧姆接触的主要方法有那些? 4、为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成欧姆接触? P-N 部分 5、什么叫pn 结的势垒电容?分析势垒电容的主要的影响因素及各因素导致垒电容大小变化的趋势。 6、什么是pn 结的正向注入和反向抽取? 7、pn 结在正向和反向偏置的情况下,势垒区和载流子运动是如何变化的? 8、简述pn 结雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的机理. 9、什么叫二极管的反向恢复时间,提高二极管开关速度的主要途径有那些? 10、如图1所示,请问本PN 结的偏压为正向,还是反向?准费米能级形成的主要原因? PN 结空间电荷区宽度取决的什么因素,对本PN 结那边空间电荷区更宽?

图1 pn结的少子分布和准费米能级 三极管部分 11、何谓基区宽变效应? 12、晶体管具有放大能力需具备哪些条件? 13、怎样提高双极型晶体管的开关速度? 14、双极型晶体管的二次击穿机理是什么? 15、如何扩大晶体管的安全工作区范围? 16、详细分析PN结的自建电场、缓变基区自建电场和大注入自建电场的异同点。 17、晶体管的方向电流I CBO、I CEO是如何定义的?二者之间有什么关系? 18、高频时,晶体管电流放大系数下降的原因是什么? 19、如图2所示,请问双极型晶体管的直流特性曲线可分为哪些区域,对应图中的什么位置? 各自的特点是什么?从图中特性曲线的疏密程度,总结电流放大系数的变化趋势,为什么?

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;

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