第14章习题 二极管和晶体管
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。
电工电子技术2习题册习题答案
1、解：
①根据要求列逻辑真值表②根据真值表写逻辑式
A
B
C
D
L
×
×
1
1
1
1
1
×
1
1
③将表达式转换为双输入与非关系
④画逻辑电路图
2、解：
根据要求列逻辑真值表
A
B
C
G1
G2
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
根据真值表写逻辑式 化简逻辑函数
画逻辑控制图
2、解：第1个触发器下降沿触发，第2个触发器在第一个触发器的Q端下降沿触发。
3、解：两触发器均下降沿触发。
4、解：
, 。
状态表：
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
0 0 0
0 0 0
该电路是一个能自启动的模7计数器。
3、如图所示电路，电压 ，稳压管 ，在 时稳压管电流 。求所示电路中，稳压电阻 的数值与瓦数和负载 的电流。
解：
4、如图所示电路，在给出的三组条件下，分别求出晶体管两个P-N结的电压 、 之值，并说明晶体管工作在何种状态。
晶体管和二极管区别
晶体管和⼆极管区别晶体管和⼆极管区别⾸先说明⼀下：晶体管，就是指的半导体器件，⼆极管也是晶体管⾥的⼀种。
下⾯我们详细介绍⼀下⼆极管和三极管的特性及功能原理。
半导体⼆极管及其特性 半导体⼆极管按其结构和制造⼯艺的不同，可以分为点接触型和⾯接触型两种。
点接触⼆极管是在P型硅晶晶体或N型锗晶体的表⾯上，安装上⼀根⽤钨或⾦丝做成的触针，与晶体表⾯接触⽽成，然后加以电流处理，使触针接触处形成⼀层异型的晶体。
很据所⽤⾦属丝的不同，分别称之为钨键⼆极管和⾦键⼆极管。
国产2APl⼀7和2APll—17型半导体⼆极管即属此类。
但前者触针是钨丝，后者是⾦丝。
⾯接触型⼆极管多数系⽤合⾦法制成。
在N型锗晶体的表⾯上安放上⼀块铟，然后在⾼温下使⼀部分锗熔化于铟内。
接着将温度降低，使熔化于姻内的锗⼜沉淀⽽出，形成P型晶体。
此P 型晶体与末熔化的N型晶体组成P—N结。
点接触型半导体⼆极管具有较⼩的接触⾯积，因⽽触针与阻挡层间的电容饺⼩(约1微微法)；⽽⾯接触型⼆极管的极间电容较⼤，约为15⼀20微微池。
因此，前者适合于在频率较⾼的场合⼯作，⽽后者只适宜于频率低于50千赫以下的地⽅⼯作；另外前者允许通过的电流⼩，在⽆线电设备中宜作检波⽤，后者可通过较⼤之电流，多⽤于整流。
常⽤的半导体⼆极管其特性指标参数意义如下： 1.⼯作频率范围f(MHz)：指由于P—N结电容的影响，⼆极管所能应⽤的频率范围。
2.最⼤反向电压Vmax(V)：指⼆极管两端允许的反向电压，⼀般⽐击穿电压⼩。
反向电压超过允许值时，在环境影响下，⼆极管有被击穿的危险。
3.击穿电压VB(V)：当⼆极管逐渐加上⼀定的反向电压时，反向电流突然增加，这时的反向电压叫反向击穿电压。
这时⼆极管失去整流性能。
4.整流电流I(mA)I指⼆极管在正常使⽤时的整流电流平均值。
晶体三极管的结构和类型 晶体三极管，是半导体基本元器件之⼀，具有电流放⼤作⽤，是电⼦电路的核⼼元件。
电工学习题2014_下册
第 14 章半导体器件一、选择题1、对半导体而言，其正确的说法是( )。
(1) P 型半导体中由于多数载流子为空穴，所以它带正电。
(2) N 型半导体中由于多数载流子为自由电子，所以它带负电。
(3) P 型半导体和 N 型半导体本身都不带电。
2、在图 14-1 所示电路中，Uo 为 ( ) 。
(1) -12V (2) -9V (3) -3VR- 0V D Z11V 3kΩ-9VUo DZ2U o + + R- -图14-1 图14-2 图14-33、在图 14-2 所示电路中，二极管 D1、D2、D3 的工作状态为( ) 。
(1) D1、D2 截止， D3 导通 (2) D1 截至， D2、D3 导通 (3) D1、D2、D3 均导通4、在图 14-3 所示电路中，稳压二极管 Dz1 和 Dz2 的稳定电压分别为 5V 和 7V，其正向压降可忽略不计，则 Uo 为( ) 。
(1) 5V (2) 7V (3) 0V5、在放大电路中，若测得某晶体管的三个极的电位分别为 6V，1.2V 和 1V，则该管为( )。
(1) NPN 型硅管 (2) PNP 型锗管 (3) NPN 型锗管6、对某电路的一个 NPN 型的硅管进行测试，测得 UBE>0，UBC>0，UCE>0，则此管工作在 ( ) 。
(1)放大区 (2)饱和区 (3) 截至区7、晶体管的控制方式为( ) 。
(1)输入电流控制输出电压 (2)输入电流控制输出电流 (3)输入电压控制输出电压二、判断题1、晶体管处于放大区，其 PN 结一定正偏。
( )2、三极管由二极管构成的，三极管具有放大作用，故二极管也具有放大作用。
( )3、二极管正向导通，反向截止，当反向电压等于反向击穿电压时，二极管失效了，故所有的二极管都不可能工作在反向击穿区。
( )三、填空题1、若本征半导体中掺入某 5 价杂质元素，可成为，其多数载流子为。
若在本征半导体中掺入某 3 价杂质元素，可成为，其少数载流子为。
《电工学》14秦曾煌主编第六版下册电子技术第14章
(14-15)
§14.2 PN 结及其单向导电性
PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型 半导体和 N 型半导体，经过载流子的扩散， 在它们的交界面处就形成了PN 结。
(14-16)
内电场越强，漂移运动 就越强，而漂移的结果 使空间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
结
构
N型硅
图
P型硅 N型硅
C (a)平面型
E 铟球
P B N型锗
P 铟球
C
(b)合金型
常见：硅管主要是平面型，锗管都是合金型
(14-38)
发射结 集电结
发射极
E
N PN
集电极 C
发射区 基区 集电区 B 基极
+4
在其它力的作用下， 空穴可吸引附近的电子 来填补，其结果相当于 空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移 动，因此可认为空穴是 载流子。
自由电子：在晶格中运动；空穴：在共价键中运动
(14-10)
本征半导体中电流由两部分组成：
1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
心，而相邻四个原子位于四面体的顶点，每个原子与 其相邻的原子之间形成共价键，共用一对价电子。
硅和锗的晶 体结构：
(14-5)
硅和锗的共价键结构
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
(14-6)
+4
电工学下册课后答案第六版
目录第14章二极管和晶体管3第14.3节二极管 (3)第14.3.2题 (3)第14.3.5题 (4)第14.4节稳压二极管. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第14.4.2题 (5)第14.5节晶体管 (5)第14.5.1题 (5)第14.5.3题 (6)第14.5.4题 (7)List of Figures1 习题14.3.2图 (3)2 习题14.3.2图 (3)3 习题14.3.5图 (4)4 习题14.4.2图 (5)5 习题14.5.3图 (6)6 习题14.5.4图 (7)14 二极管和晶体管14.3 二极管14.3.2在图1所示的各电路图中，E = 5V ，u= 10 sin ωtV ，二极管D的正向压降i可忽略不计，试分别画出输出电压u的波形。
[ 解]图1: 习题14.3.2图(a) u i为正半周时，u i> E，D导通；u i < E，D截止。
u i为负半周时，D截止。
D导通时，u0 = E；D截止时，u o = u i。
(b)u i为正半周时；u i > E，D导通；u i < E，D截止。
u i为负半周时，D截止。
D导通时，u0 = u i；D截止时，u0 = E。
u0的波形分别如图2(a)和(b)所示。
图2: 习题14.3.2图× ×−314.3.5在图3中，试求下列几种情况下输出端电位V Y 及各元件中通过的电流。
(1)V A = +10V ，V B = 0V ；(2)V A = +6V ,V B = +5.8V ;(3)V A = V B = +5V .设二极管的正 向电阻为零，反向电阻为无穷大。
[解]图 3: 习题14.3.5图(1) 二极管D A 优先导通，则10V Y = 9 × 1 + 9V = 9VV Y 9 I D A = I R = = A = 1 10 R 9 × 103A = 1mAD B 反向偏置，截止，I D B = 0(2) 设D A 和D B 两管都导通，应用结点电压法计算V Y ：V Y = 6 5.8 + 1 1 1 11 V = 11.8 × 9 V = 5.59V < 5.8V + + 19 1 1 9可见D B 管也确能导通。
(完整word版)电子技术基础
《电子技术基础》课程学习指导书第14章 半导体二极管和三极管一、选择题：14.1 半导体的导电能力（ c )。
(a) 与导体相同 （b) 与绝缘体相同 (c) 介乎导体和绝缘体之间14。
2 P 型半导体中空穴数量远比电子多得多，因此该半导体应（ c )。
(a ） 带正电 (b ） 带负电 （c) 不带电 14。
3 N 型半导体的多数载流子是电子，因此它应（ c ）. （a) 带负电 （b ） 带正电 (c) 不带电14.4 将PN 结加适当的反向电压，则空间电荷区将（ b ）。
(a ） 变窄 （b ） 变宽 (c) 不变 14。
5 普通半导体二极管是由( a )。
(a ）一个PN 结组成 （b ）两个PN 结组成 （c ）三个PN 结组成14。
6 电路如图所示，直流电压U I =10 V,稳压管的稳定电压U Z =6 V ，则限流电阻R 上的压降U R 为（ c ）。
(a)10V （b ）6V （c)4V (d ）—4VRO14。
7 电路如图所示，已知u I=3V，则晶体管T此时工作在（ b )。
（a)放大状态 (b）截止状态 (c）饱和状态10V1kΩβ=50二、填空题：14。
8 半导体二极管的主要特点是具有单向导电性 .14。
9 理想二极管的正向电阻为 0 .14.10 理想二极管的反向电阻为无穷大 .14。
11 二极管导通的条件是加在二极管两端的电压是正向电压大于PN结的死区电。
14。
12 N型半导体中的多数载流子是自由电子。
14。
13 P型半导体中的多数载流子是空穴。
三、计算题14.14 电路如图所示，二极管D为理想元件，U S=5 V，求电压u O。
u OUo=Us=5V14.15 电路如图所示，二极管为理想元件，u i=3sin ωt V ，U =3V ，当ωt =0瞬间,求输出电压u O 。
u OUo=0v14。
16 电路如图所示，输入信号u i=6sin ωt V 时，求二极管D 承受的最高反向电压。
第14章 半导体器件
14.2
PN结及其单向导电性
1.PN结的形成 2.PN结的单向导电性 3.PN结的伏安特性
PN结是构成半导体器件的核心结构。 PN结是指使用半导体工艺使N型和P型半导体结合处所 形成的特殊结构。 PN结是半导体器件的心脏。
PN结的形成
在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的 杂质，分别形成N型半导体和P型半导体。
半导体中的两种电流
1.漂移电流：由载流子的漂移运动形成的电流。 漂移运动：由电场力引起的载流子定向运动。 2.扩散电流：由载流子的扩散运动形成的电流。 扩散运动：由于载流子浓度不均匀（浓度梯度） 造成的运动。 以上2种电流的方向与载流子的方向有关。 空穴电流的方向与运动方向一致。 电子电流的方向与运动方向相反。
第14章 半导体器件
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 半导体的导电特性 PN结及其单向导电性 二极管 稳压二极管 双极型晶体管 光电器件
对于元器件，学习重点放在特性、参数、技术指 标和正确使用方法，不过于追究其内部机理。讨 论器件的目的在于应用。 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况, 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的 近似,以便用简便的分析方法获得具有实际意义 的结果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标, 就不要过分追究精确的数值。工程上允许一定的 误差，可采用合理估算的方法。
14.1 半导体的导电特性
本征半导体 杂质半导体 半导体中的电流
物质按导电性能分类
导体（＞105） 绝缘体（ 10-22 ~10-14 ） 半导体，是指电阻率介于金属和绝缘体之间并有 负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率 约在10-9~ 102欧· 米之间，温度升高时电阻率指数 则减小。如硅、锗等，半导体之所以得到广泛应 用，是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的 影响十分显着。
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分析计算题
14-301、
二极管电路如图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压V AO。
设二极管是理想的。
解图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故D处于正向偏置而导通，V AO=–6 V。
图b：对D1有阳极电位为0V，阴极电位为－12 V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15 V，故D2反偏截止，V AO=0 V。
图c：对D1有阳极电位为12 V，阴极电位为0 V，对D2有阳极电位为12 V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使V A＝－6V；D1反偏而截止，故V AO＝－6V。
14-302、图示放大电路中，电容C E断开后电路的电压放大倍数的大小将（）
A.减小
B.增大
C.忽大忽小
D.保持不变
14-303、理想二极管构成的电路如题2图，其输出电压u 0为（ ） A ．-6V B ．0V C ．+3V D ．+9V
14-304、某锗三极管测得其管脚电位如题3图所示，则可判定该管处在（ ） A ．放大状态 B ．饱和状态 C ．截止状态 D ．无法确定伏态
14-305、图13为稳压管稳压电路，分析当负载电阻不变，电网电压上升时，该
电路的稳压原理。
[3分]
图 13解：U i →U o ↑→I Z ↑→I R ↑→U R ↑→U o ↓
14-306、如图1.1所示，二极管正向压降忽略不计，试求下列各种情况下输出端F 点的电位和电阻R 、二极管V DA 、V DB 中流过的电流。
（1）V A =V B =0V （2）V A =6V ，V B =0（3）V A =V B =6V 。
图1.1
R ＋
－
U i I R
V I Z R L
I
L U o
解：（1）V U F 0=，mA I R 5=，mA I VDA 5.2=，mA I VDB 5.2=；
（2）V U F 0=，mA I R 5=，0=VDA I ，mA I VDB 5=； （3）V U F 6=，mA I R 2=，mA I VDA 1=，mA I VDB 1=。
14-307、如图1.2所示，二极管正向压降忽略不计，试求下列各种情况下输出端F 点的电位和电阻R 、二极管V DA 、V DB 中流过的电流。
（1）V A =10V ，V B =0（2）V A =V B =6V 。
图1.2
解：（1）V U F 8=，mA I R 1=，mA
I VDA
1=，0=VDB I ；
（2）V U F 3.5=，mA I R 67.0=，mA I VDA 33.0=，mA I VDB 33.0=。
14-308、硅二极管电路如图所示，试判断图中二极管是导通还是截止？并求出AB 两端的电压值？
解：（a ）D V 导通，V U AB 7.3-=；
（b ）D V 截止，V U AB 7-=；
（c ）1D V 导通、2D V 截止，V U AB 7.0-=。
14-309、如图所示，已知在电路中无交流信号时测得晶体管（均为硅管）各极对地的电位值，试说明各晶体管的工作状态。