电子技术基础--第一章--半导体二极管及其基本电路--答案.pdf

第一章 半导体二极管及其基本电路 1 第一节 本章关键词 1 第二节 本章内容学习的关键点 1 第三节 典型例题5 第四节 习题答案22 第一章 半导体二极管及其基本电路 第一节 本章关键词 半导体；共价键；自由电子；束缚电子；空穴；载流子；多子；少子；热敏特性；光敏特性；掺杂特性； P型半导体；N型半导体；电流的真实方向的定义；扩散运动；漂移运动；复合；PN结；扩散电流；漂移 电流；PN结正偏；PN结反偏；PN结单向导电性；线性电阻双向导电性；PN结非线性特性；非线性电阻； 非线性电阻的某点的直流电阻；非线性电阻的某点的交流电阻；非线性电容；对比学习法；电流的真实 方向的定义；电压的真实方向的定义；电流的参考方向的定义；电压的参考方向的定义；关联；二极管 正偏；二极管反偏；死区；死区电压；正向导通电压；反向击穿电压；二极管某点的直流电阻；二极管 某点的交流电阻；箝位；直流通路，静态工作点；交流通路；小信号；二极管的直流模型；二极管的交 流模型；二极管的理想直流模型；二极管的恒压降直流模型；二极管的折线直流模型；二极管的指数曲 线直流模型；欧姆定律；KCL定律；KVL定律；电位参考点；电路中某点的电位；电路的习惯画法 （简化 画法）；箝位；交流小信号；稳压；限流电阻。 第二节 本章内容学习的关键点 一、“空穴”概念的理解 半导体导电有两个方面，一是自由电子的定向运动，二是束缚电子的定向运动。在半导体导电过程 中，直接描述束缚电子的运动不太方便，所以用我们假想的 （自然界不存在的）、带正电的、与束缚电子 反方向运动的那么一种粒子来描述束缚电子的运动比较方便，这种粒子起名叫做 “空穴”。 二、半导体的热敏特性、光敏特性和掺杂特性 当环境温度升高时，共价键内的束缚电子因热激发而获得能量，其中获得能量较大的一部分价电子 能够挣脱共价键的束缚而成为自由电子，半导体内的载流子数目迅速增加，半导体的导电能力比环境温 度升高之前有一个比较明显的增强，这就是热敏特性。 当光照射半导体时，共价键内的束缚电子获得能量能够挣脱共价键的束缚而成为自由电子，半导体 内的载流子数目迅速增加，半导体的导电能力比光照射之前有一个比较明显的增强，这就是光敏特性。 当在本征半导体中掺入三价元素或五价元素时，半导体的导电能力有一个非常明显的增强，这就是 掺杂特性。 三、两种杂质半导体：N型半导体和P型半导体 在本征半导体中掺入五价元素，如磷元素，形成N 型半导体，磷原子的四个价电子与硅或锗原子形 成共价键，剩余的一个价电子很容易摆脱原子核的吸引而成为自由电子。所以每掺入一个磷原子，就产 生一个自由电子，产生自由电子的同时不产生空穴。由于磷原子贡献一个自由电子，因此将其称为施主 杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子。同时，半导体内还有硅或锗本身产生的自由电 1 子、空穴对。所以自由电子数目较多，称为多子，空穴数目较少，称为少子。 在本征半导体中掺入三价元素，如硼元素，形成P 型半导体，硼原子的三个价电子与硅或锗原子形 成共价键，因为缺少一个束缚电子而产生一个空穴。所以每掺入一个硼原子，就产生一个空穴，产生空 穴的同时不产生自由电子。由于硼原子贡献一个空穴，很容易俘获电子，因此将其称为受主杂质。受主 杂质因提供空穴而带负电荷成为负离子。同时，半导体内还有硅或锗本身产生的自由电子、空穴对。所 以空穴数目较多，称为多子，自由电子数目较少，称为少子。 四、PN结正偏的定义：外接电源使P 区的电位高于N 区的电位，称为给PN 结外加正向电压，PN 结正 向偏置，简称PN 结正偏。 五、PN结反偏的定义：外接电源使N 区的电位高于P 区的电位，称为给PN 结外加反向电压，PN 结反 向偏置，简称PN 结反偏。 六、PN结的单向导电性 当PN 结正偏时，从P 区向N 区有一个较大的电流，PN 结呈现低阻性。当PN 结反偏时，从N 区向 P 区有一个较小的反向电流，PN 结呈现高阻性。由此可以得出结论：PN 结具有单向导电性。在近似分析 中，反向电流常忽略不计。因此可以认为电流只能从P 区向N 区流动，而不能从N 区向P 区流动。 七、PN结的伏安特性曲线与参考方向的约定 在不同参考方向约定下，PN 结的伏安特性曲线如图1-1、1-2、1-3、1-4 所示。