第1章半导体器件习题(精)
施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题

施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题1. (a )求用完全相同的硬球填满金刚石晶格常规单位元胞的最大体积分数。
(b )求硅中(111)平面内在300K 温度下的每平方厘米的原子数。
2. 计算四面体的键角,即,四个键的任意一对键对之间的夹角。
(提示:绘出四个等长度的向量作为键。
四个向量和必须等于多少?沿这些向量之一的方向取这些向量的合成。
)3. 对于面心立方,常规的晶胞体积是a 3,求具有三个基矢:(0,0,0→a/2,0,a/2),(0,0,0→a/2,a/2,0),和(0,0,0→0,a/2,a/2)的fcc 元胞的体积。
4. (a )推导金刚石晶格的键长d 以晶格常数a 的表达式。
(b )在硅晶体中,如果与某平面沿三个笛卡尔坐标的截距是10.86A ,16.29A ,和21.72A ,求该平面的密勒指数。
5. 指出(a )倒晶格的每一个矢量与正晶格的一组平面正交,以及(b )倒晶格的单位晶胞的体积反比于正晶格单位晶胞的体积。
6. 指出具有晶格常数a 的体心立方(bcc )的倒晶格是具有立方晶格边为4π/a的面心立方(fcc )晶格。
[提示:用bcc 矢量组的对称性:)(2x z y a a -+=,)(2y x z a b -+=,)(2z y x a c -+= 这里a 是常规元胞的晶格常数,而x ,y ,z 是fcc 笛卡尔坐标的单位矢量:)(2z y a a +=,)(2x z a b +=,)(2y x a c +=。
] 7. 靠近导带最小值处的能量可表达为.2*2*2*22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z z y y xx m k m k m k E 在Si 中沿[100]有6个雪茄形状的极小值。
如果能量椭球轴的比例为5:1是常数,求纵向有效质量m*l 与横向有效质量m*t 的比值。
8. 在半导体的导带中,有一个较低的能谷在布里渊区的中心,和6个较高的能谷在沿[100] 布里渊区的边界,如果对于较低能谷的有效质量是0.1m0而对于较高能谷的有效质量是1.0m0,求较高能谷对较低能谷态密度的比值。
半导体物理与器件习题

半导体物理与器件习题目录半导体物理与器件习题 (1)一、第一章固体晶格结构 (2)二、第二章量子力学初步 (2)三、第三章固体量子理论初步 (2)四、第四章平衡半导体 (3)五、第五章载流子输运现象 (5)六、第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (5)七、第七章pn结 (6)八、第八章pn结二极管 (6)九、第九章金属半导体和半导体异质结 (7)十、第十章双极晶体管 (7)十一、第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (8)十二、第十二章MOSFET概念的深入 (9)十三、第十三章结型场效应晶体管 (9)一、第一章固体晶格结构1.如图是金刚石结构晶胞,若a 是其晶格常数,则其原子密度是。
2.所有晶体都有的一类缺陷是:原子的热振动,另外晶体中常的缺陷有点缺陷、线缺陷。
3.半导体的电阻率为10-3~109Ωcm。
4.什么是晶体?晶体主要分几类?5.什么是掺杂?常用的掺杂方法有哪些?答:为了改变导电性而向半导体材料中加入杂质的技术称为掺杂。
常用的掺杂方法有扩散和离子注入。
6.什么是替位杂质?什么是填隙杂质?7.什么是晶格?什么是原胞、晶胞?二、第二章量子力学初步1.量子力学的三个基本原理是三个基本原理能量量子化原理、波粒二相性原理、不确定原理。
2.什么是概率密度函数?3.描述原子中的电子的四个量子数是:、、、。
三、第三章固体量子理论初步1.能带的基本概念◼能带(energy band)包括允带和禁带。
◼允带(allowed band):允许电子能量存在的能量范围。
◼禁带(forbidden band):不允许电子存在的能量范围。
◼允带又分为空带、满带、导带、价带。
◼空带(empty band):不被电子占据的允带。
◼满带(filled band):允带中的能量状态(能级)均被电子占据。
导带:有电子能够参与导电的能带,但半导体材料价电子形成的高能级能带通常称为导带。
价带:由价电子形成的能带,但半导体材料价电子形成的低能级能带通常称为价带。
01常用半导体器件练习题

第1章常用半导体器件一.选择题1、半导体导电的载流子是____C____,金属导电的载流子是_____A__。
A.电子B.空穴C.电子和空穴D.原子核2、在纯净半导体中掺入微量3价元素形成的是___A_____型半导体。
A. PB. NC. PND. 电子导电3、纯净半导体中掺入微量5价元素形成的是____B____型半导体。
A. PB. NC. PND. 空穴导电4、N型半导体多数载流子是B,少数载流子是 A ;P型半导体中多数载流子是A ,少数载流子是B 。
A.空穴B.电子C.原子核D.中子5、杂质半导体中多数载流子浓度取决于 D ,少数载流子浓度取于 B 。
A.反向电压的大小B.环境温度C.制作时间D.掺入杂质的浓度6、PN结正向导通时,需外加一定的电压U,此时,电压U的正端应接PN结的 A ,负端应接PN结 B 。
A.P区B.N区7、二极管的反向饱和电流主要与 B 有关。
(当温度一定时,少子浓度一定,反向电流几乎不随外加电压而变化,故称为反向饱和电流。
)A.反向电压的大小B.环境温度C.制作时间D.掺入杂质的浓度8、二极管的伏安特性曲线反映的是二极管 A 的关系曲线。
A.V D-I D B.V D-r D C.I D-r D D.f-I D9、用万用表测量二极管的极性,将红、黑表笔分别接二极管的两个电极,若测得的电阻很小(几千欧以下),则黑表笔所接电极为二极管的 C 。
A.正极B.负极C.无法确定10、下列器件中, B 不属于特殊二极管。
A.稳压管B.整流管C.发光管D.光电管11、稳压二极管稳压,利用的是稳压二极管的 C 。
A.正向特性B.反向特性C.反向击穿特性12、稳压管的稳定电压V Z是指其 D 。
A .反向偏置电压B .正向导通电压C .死区电压D .反向击穿电压13、光电二极管有光线照射时,反向电阻 A 。
(反压下,光照产生光电流)A .减少B .增大C .基本不变D .无法确定14、三极管的主要特征是具有____C____作用。
第一章 半导体器件知识

第一章《半导体器件的基础知识》一、填空:1、半导体的导电能力随着(掺入杂质)、(光照)、(温度)和(输入电压和电流的改变)条件的不同而发生很大的变化,其中,提高半导体导电能力最有效的办法是(掺入杂质)。
2、(纯净的半导体)叫本征半导体。
3、半导体可分为(P )型半导体和(N )型半导体,前者( 空穴)是多子,(电子)是少子。
4、PN结加(正向电压)时导通,加(反向电压)时截止,这种特性称为(单向导电)性。
5、PN结的反向击穿可分为(电)击穿和(热)击穿,当发生(热)击穿时,反向电压撤除后,PN结不能恢复单向导电性。
6、由于管芯结构的不同,二极管可分为(点)接触型、(面)接触型、(平面)接触型三种,其中(点)接触型的二极管PN结面积(小),适宜半导体在高频检波电路和开关电路,也可以作小电流整流,面接触型和平面型二极管PN结接触面(大),载流量(大),适于在(大电流)电路中使用。
7、二极管的两个主要参数是(最大整流电流)和(最高反向电压)使用时不能超过,否则会损坏二极管。
8、在一定的范围内,反向漏电流与反加的反向电压(无关),但随着温度的上升而(上升),反向饱和电流越大,管子的性能就越(差)。
9、硅二极管的死区电压为(0、5)V,锗二极管的死区电压为(0、2)V。
10、三极管起放大作用的外部条件(发射结正偏)和(集电结反偏)11、晶体三极管具有电流放大作用的实质是利用(基极)电流实现对(集电极)电流的控制。
12、3DG8D表示(NPN型硅材料高频小功率三极管);3AX31E表示(PNP型锗材料低频小功率三极管)。
13、三极管的恒流特性表现在(放大)区,在饱和区,三极管失去(放大)作用,集电结、发射结均(正)偏。
14 集---射击穿电压V(BR)CEO是指(基极开路)时集电极和发射极间所承受的最大反向电压,使用时,集电极电源电压应(>)这个数值。
15三极管的三种基本联结方式可分为(共基极电路),(共集电极电路)和(共发射极电路)。
半导体器件自测题及习题题解

第一章 常用半导体器件 自测题一、判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果填入空内。
1、在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( )2、因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( )3、PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( )4、处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( )5、结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证其RGS 大的特点。
( )6、若耗尽型N 沟道MOS 管的UGS 大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ) 解:1、√ 2、× 3、√ 4、× 5、√ 6、×二、选择正确答案填入空内。
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. ISeU B.TU U I eS C.)1e(S -TU U I3、稳压管的稳压区是其工作在 。
A. 正向导通B.反向截止C.反向击穿4、当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 。
A. 前者反偏、后者也反偏B. 前者正偏、后者反偏C. 前者正偏、后者也正偏 5、UGS =0V 时,能够工作在恒流区的场效应管有 。
A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 解:1、A 2、C 3、C 4、B 5、A C三、写出如图所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压UD =0.7V 。
解:UO1≈1.3V ,UO2=0,UO3≈-1.3V ,UO4≈2V ,UO5≈1.3V ,UO6≈-2V 。
四、已知稳压管的稳压值U Z =6V ,稳定电流的最小值I Zmin =5mA 。
求如图所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
解:U O1=6V ,U O2=5V 。
五、某晶体管的输出特性曲线如图T1.5所示,其集电极最大耗散功率P CM =200mW ,试画出它的过损耗区。
模拟电路1习题及解答

8. 稳压二极管电路如图所示,稳压二极管的参数为:UZ=8V,IZmin=5mA,
PZM=240mW,限流电阻R=390,负载电阻RL=510,输入电压UI=17V。
(1)求输出电压Uo及稳压管电流IDZ;
(2)若UI增加20%,RL开路,分析稳压二极管是否安全。
(1)Uo=8V,IDZ=7.4mA
5
1. 二极管电路如图所示,设二极管的导通电压UD(on)=0.7V,试求出各电路 的输出电压Uo。
3kΩ R
3kΩ R
6V
3kΩ R Uo
6V
3kΩ R Uo
6V
Uo
6V
Uo
12V
12V
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)二极管导通,输出电压Uo=6-0.7=5.3V (b)二极管截止,输出电压Uo=0 (c)二极管截止,输出电压Uo=12V (d)二极管导通,输出电压Uo=6+0.7=6.7V
(e)β=121,α=0.992, iB=6μA
16
12. 某双极型晶体管,共射放大倍数β的范围为110≤β≤180。试求对应的共基 放大倍数α的范围。如果基极电流为iB=50µA,试求集电极电流iC的范围。
iE iC iB
iC iB
iE 1 iB
iC iE
iC 1 iE
1
D
I1
VDD1 4V
I2 R
VDD2
12V
Io RL 1kΩ Uo
R=1kΩ,二极管截止。I1=0,I2=-6mA,Io=6mA,Uo=6V R=5kΩ,二极管导通。I1=1.56mA,I2=-1.74mA,Io=3.3mA,Uo=3.3V
9
5. 二极管电路如图所示,D1、D2为硅二极管,即二极管的导通电压UD(on)= 0.7V,已知ui=10sinωt (V),画出输出电压波形。
半导体器件习题

半导体器件物理习题 第一章 1 设晶体的某晶面与三个直角坐标轴的截距分别为2a,3a,4a,其中a为晶格常数,求该晶面的密勒指数。
2 试推导价带中的有效态密度公式2322[2hkT m N p V π=。
提示:价带中的一个状态被空穴占据的几率为1-F(E),其中F(E)为导带中电子占据能量E的几率函数。
3 室温300K下,硅的价带有效态密度为1.04×1019cm-3,砷化镓的为7×1018cm-3,求相应的空穴有效质量,并与自由电子的质量相比较。
4 计算在液氮温度下77K、室温300K及100℃下硅中Ei的位置,设mp=0.5m0,mn=0.3m0。
并说明Ei位于禁带中央的假设是否合理。
5 求300K时下列两种情况下硅的电子和空穴浓度及费米能级: (a) 掺1×1016原子/cm3的硼, (b) 掺3×1016原子/cm3的硼及2.9×1016原子/cm3的砷。
6 假定满足杂质完全电离的条件,求出在掺磷浓度分别为1015 、1017、1019原子/cm3时,硅在室温下的费米能级。
根据计算结果得到的费米能级验证这三种情况下杂质完全电离的假设是否成立。
7 计算300K时,迁移率为1000cm2/Vs的电子平均自由时间和平均自由程,设mn=0.26m0。
8 在均匀n型半导体样品的某一点注入少数载流子(空穴),样品的两端加50V/cm的电场,电场使少数载流子在100μs中运动1cm,求少子的漂移速度和扩散系数。
9 求本征硅及本征砷化镓在300K时的电阻率。
10 一不知掺杂浓度的样品,用霍耳测量得到下述的数据:W=0.05cm,A=1.6×10-3cm2,I=2.5mA,磁场为30nT(1T=104Wb/cm2)。
若测得霍耳电压为10mV,求该半导体样品的霍耳系数、导电类型、多数载流子浓度、电阻率和迁移率。
(电阻率参数可查表得到) 11 n型硅薄片,厚度为W,过剩载流子从薄片的一个表面注入,在对面被抽出,对面的空穴浓度为pn(W)=pn0。
第1章 半导体器件习题及答案

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
压 Vo 为______。(设二极管的导通压降 0) A.5.6V B.-4.3V C.-5V D.6V
图 1.15
图 1.16
图 1.17
图 1.18
17、二极管电路如上图 1.17 所示,判断图中二极管是导通还是截止后,可管的导通压降为 0.7V) A.0V B.-0.7V C.-1.7V D.1V 18、二极管电路如上图 1.18 所示,判断图中二极管是导通还是截止后,可确定电路的输出电
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。( )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(2)计算该两级放大电路的电压放大倍数Au及输入电阻ro和输 出电阻ri
第1章 半导体器件 习题答案(部分)
2.五、电子、空穴 4.少子 7.无
3.三、空穴、电子 6.(a) 8.P N N P
9.等于、大于、变窄、小于、变宽。
U
13.
I e 1
dI D
Re
Rb
10V 6V
10V 6V
(a)
(b)
29.场效应管又称为单极性管,因为_____;半导体三极管
又称为双极性管,因为______。
30.半导体三极管通过基极电流控制输出电流,所以属于 ______控制器件,其输入电阻_____;场效应管通过控制 栅极电极,控制输出电流,所以属于_____控制器件,其输 入电阻______。
IB =IE-IC =0.04mA
25.
NPN
β=40
b c e α=0.976
(a)
PNP e cb
β=60 α=0.98
(b)
0.1mA 4mA 4.1mA
6.1mA 6mA 0.1mA
return
26.(1)NPN 硅 b、e、c (2)NPN 锗 b、e、c (3)PNP 硅 c、b、e (4)PNP 锗 c、b、e
11.什么是PN结的电容效应?何谓势垒电容、扩散电容。PN 结正向运用时,主要考虑什么电容?反向运用时,主要考虑 何种电容?
12.二极管的直流电阻RD和交流电阻rd有何不同?如何在伏安 特性上表示?
return
U
13.二极管的伏安特性方程为 ID IS (eUT 1)
试推导二极管正向导通时的交流电阻
波形.
+
+
VD
ui
R
uo
_
_
+
+
R
ui
VD uo
_
_
+ VD
ui
_
5V
+ R
uo
_
+
+
R
VD
ui
uo
_
5V
_
(a)
(b)
(c)
(d)
return
16.电路如图所示,ui 5sin t(V ),试画出输出电压 uo的波形.
+ R
ui
VD1
_
+
VD2
uo
1V
_
(a)
+ R VD1
ui
1V
_
+
VD2
(1)计算静态工作点参数IDQ、UGSQ、UDSQ。 (2)若静态工作点处跨导gm=2mA/V,计算Au、ri、ro。
C1
+ Ui _
+UDD=+18V
200kΩ
10kΩ
+ C2 +
V
2.2MΩ
62kΩ
10kΩ
10kΩ Uo
_
return
38.源极跟随器电路如图所示,设场效应管参数UP=-2V, IDSS=1mA
r dU
UT
d
dI
I
室温下 UT 26mV ,当正向电流分别为1mA 、2mA 时估算
其电阻的值
14.稳压二极管是利用二极管的___特性进行稳压的。(a) 正向导通;(b)反向截止;(c)反向击穿
15.二极管电路如图所示,已知输入电压 ui 30 sin t(V ) ,二
极管的正向压降和反向电流均可忽略.试画出输出电压uo 的
ωωtt
(a)
(b)
17.(a)Uo= +6V (b)Uo= -6V 18.高、窄、大
19.(a)、(b);(a)、(a);(b)、(b)。
50 20.
IC
(21)mA
IB (4020)A
21.(a)、(b)
22.增大、增大、减小
23.
1
49
IC =αIE=1.96mA
第1章 半导体器件习题
1.什么是本征半导体?什么是杂质半导体?各有什么特点。
2.N型半导体是在本征半导体中掺入____价元素,其多数 载流子是____ ,少数载流子是____。
3.P型半导体是在本征半导体中掺入___价元素,其多数 载流子是____,少数载流子是____。
4.在室温附近,温度升高,杂志半导体中____的浓度将明 显增加。 5. 什么是载流子的扩散运动、漂流运动?他们的大小主 要与什么有关? 6. 在室温下,对于掺入相同数量杂质的P型、N型半导 体,其导电能力___。(a)二者相同; (b)N型导电 能力强;(c)P型导电能力强;
dIS (eUT 1)
rd
dU
dU
U
UT
1
ID
S
UT
UT
r UT
26
d
ID
ID
(常温下UT = 26mV)
当ID=1mA时,rd= 26Ω;当ID= 2mA时, rd= 13Ω
14.(c)
return
15.
ωt
ωt
(a)
uo
ωt
(c)
பைடு நூலகம்ωt
(b)
uo
ωt ωt
(d)
16.
uo
uo
ωωtt
return
31.简述N沟道结型场效应管的工作原理.
32.简述绝缘栅N沟道增强型场效应管的工作原理. 33.绝缘栅N沟道增强型与耗尽型场效应管有何不同?
34.场效应管的转移特性曲线如图所示,试表出管子的类型 (N沟道还是P沟道,增强型还是耗尽型,结型还是绝缘型)
iD
IDSS
iD
iD
IDSS
UT
iD
(5) UBE =-0.2V, UCE =-0.3V (6) UBE =-0.2V, UCE =-4V (7) UBE =0V, UCE =-4V
return
28.电路如图所示,已知三极管为硅管,UBE=0.7V,β=50, ICBO可不计,若IC=2mA希望,试求(a)图Re和(b)图Rb的
值,并将二者进行比较。
0
uGS
-Up
0 uGS
-Up
(a)
0 uGS
(b)
0 UT
uGS
(c)
(d)
return
35.已知N沟道结型场效应管的IDSS=2mA,UP=-4V画出它的转
移特性曲线.
36.已知某MOS场效应观的输出特性如图所示,分别画出时 的转移特性曲线.
iD/mA
4
3
2
1
0
3
6
9
uDS/V
return
37.场效应管放大电路及管子转移特性如图所示.
27.(1)NPN 硅 饱和 (2)NPN 硅 放大 (3)NPN 硅 截止 (4)PNP 锗 饱和 (5)PNP 锗 放大 (6)PNP 锗 截止
28.(a)UBE+IERe-6=0 Re=2.65kΩ (b)IBRb+UBE=6 Rb=132.5kΩ
return
U2=2.6V U2=3V U2=14.3V U2=14.8V
U3=15V U3=15V U3=15V U3=15V
27.用万用表测量某些三极管的管压降为下列几组值,说明每
个管子是NPN型还是PNP型,是硅管还是锗管,并说明它们工作
在什么区域.
(1)UBE =0.7V, UCE = 0.3V (2)UBE =0.7V, UCE = 4V (3)UBE =0V, UCE =4V
return
7.PN结是如何形成的?在热平衡下,PN结中有无净电流流过?
8.PN结中扩散电流的方向是____ ,漂移电流的方向是____ 。
9.PN结未加外部电压时,扩散电流____漂移电流;加正向 电压时,扩散电流____漂移电流,其耗尽层____;加反 向电压时,扩散电流____漂移电流,其耗尽层____; 10.什么是PN结的击穿现象?击穿有哪两种?击穿是否意味PN 结坏了?为什么?
(1)用解析法确定静态工作点ID、UGS、UDS及工作点跨导 (2)计算Au、ri、ro。
RG1 2MΩ
+UDD=+15V
C1
+ Ui _
RG2 560kΩ
V C2
+
12KΩ
RS
RL
Uo
12kΩ
_
39.由场效应管及三极管组成两级放大电路如图所示,场效应
管参数为IDSS=2mA,gm=1mA/V;三极管参数rbb’=86Ω,β=80
(3)估算它们β 和α的值.
(a)
0.1mA 4mA
6.1mA
(b) ( 0.1mA)
return
26.放大电路中,测得几个三极管的三个电极电压U1、U2、U3
分别为下列各组数值,判断它们是NPN型还是PNP型,是硅管
还是锗管,并确定e、b、c。
(1)U1=3.3V (2)U1=3.2V (3)U1=6.5V (4)U1=8V
20.工作在放大区的某三极管,当IB从20μA增大40μA到时, IC从1mA变成2mA。它的β约为 。(50,100,200)
21.工作在放大状态的三极管,流过发射结的电流主要 是 ,流过集电结的电流主要是 。 (a)扩散电流, (b)漂移电流
22.当温度升高时,三极管的β ,反向饱和电流ICBO , UBE _____ 。
return
23.某三极管,其α=0.98,当发射极电流为2mA时,基极电流是 多少?该管的β为多大?
另一只三极管,其β=100,当发射极电流为5mA时,基极电 流是多少?该管的α为多大?