哈工大微电子器件课堂问题..
微电子器件 学习辅导资料 第 1 章
1 半导体物理基础1.1 半导体材料 1.1.1 学习重点1．半导体通常把电阻率介于10-2Ω·cm 到109Ω·cm 之间的材料称为半导体。
2．半导体的分类 根据成分的不同，半导体可分为元素半导体和化合物半导体两类。
由单一元素构成的半导体称为元素半导体；由两种或两种以上的元素组成的半导体称为化合物半导体。
3．固体材料中原子、分子或分子团的排列方式根据原子、分子或分子团在三维空间中排列有序程度的不同，固体材料分为无定形、多晶和单晶三种基本类型。
• 无定型材料：原子或分子只在几个原子或分子尺度内排列有序。
• 多晶材料：原子或分子在小区域内排列有序。
• 单晶体：原子或分子在整个晶体中有序排列。
4．硅和锗的晶体结构硅和锗的单晶体中原子的排列方式与金刚石相同，称为金刚石结构，如下图所示。
1.1.2自学练习1、半导体材料是指（ ）。
（a) 金刚石结构（b）硅单晶的正四面体结构硅和锗的晶体结构2、根据成分的不同，半导体材料可分为（ ）和（ ）两类。
3、根据原子、分子或分子团在三维空间中排列有序程度的不同，固体材料分为（ ）、 （ ）和（ ）三种基本类型。
4、无定型、多晶和单晶在原子或分子的排列方式各有什么特点？5、硅和锗单晶的结构为（ ）结构。
6、硅单晶的结构特点是什么？1.1.3练习答案1、半导体材料是指（ 电阻率介于导体和半导体之间的材料 ）。
2、根据成分的不同，半导体材料可分为（ 元素半导体 ）和（ 化合物半导体 ）两类。
3、根据原子、分子或分子团在三维空间中排列有序程度的不同，固体材料分为（ 无定形 ）、（ 多晶 ）和（ 单晶 ）三种基本类型。
4、无定型、多晶和单晶在原子或分子的排列方式各有什么特点？ 答：无定型材料中原子或分子只在几个原子或分子尺度内排列有序。
多晶材料中原子或分子在小区域内排列有序。
单晶体中原子或分子在整个晶体中有序排列。
5、硅和锗单晶的结构为（ 金刚石 ）结构。
哈工大数字电子技术基础习题册2010-答案6-7章
哈工大数字电子技术基础习题册2010-答案6-7章第6章触发器【6-1】已知由与非门构成的基本RS触发器的直接置“0”端和直接置“1”端的输入波形如图6.1所示，试画出触发器Q端和Q端的波形。
R d SdQQ图 6.1解：基本RS触发器Q端和Q端的波形可按真值表确定，要注意的是，当dR和d S同时为“0”时，Q端和Q端都等于“1”。
d R和d S同时撤消，即同时变为“1”时，Q端和Q端的状态不定。
见图6.1（b）所示，图中Q端和Q端的最右侧的虚线表示状态不定。
R dS dQQ不定状态图6.1（b）题6-1答案的波形图【6-2】触发器电路如图6.2(a)所示，在图(b)中画出电路的输出端波形，设触发器初态为“0”。
QdS dQQR(a) (b)图6.2解：此题是由或非门构成的RS 触发器，工作原理与由与非门构成的基本RS 触发器一样，只不过此电路对输入触发信号是高电平有效。
参照题6-1的求解方法，即可画出输出端的波形，见图6.2(c)。
d S dQR 不定状态图6.2(c)【6-3】试画出图6.3所示的电路，在给定输入时钟作用下的输出波形，设触发器的初态为“0”。
“CPYZCP图 6.3解：见图6.3(b)所示，此电路可获得双相时钟。
Q Q CP Y Z图6.3(b)【6-4】分析图6.4所示电路，列出真值表，写出特性方程，说明其逻辑功能。
Q图6.4解：1．真值表(CP =0时，保持；CP =1时，如下表）D n Q n Q n+1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 12．特性方程Q n+1=D n3．该电路为锁存器（时钟型D 触发器）。
CP =0时，不接收D 的数据；CP =1时，把数据锁存，但该电路有空翻。
【6-5】试画出在图6.5所示输入波形的作用下，上升和下降边沿JK 触发器的输出波形。
设触发器的初态为“0”。
CP J K图 6.5解：见图6.5(b)所示。
CP J KJ K QQ图6.5(b)【6-6】试画出图P6.6(a)所示电路，在图6.6(b)给定输入下的Q 端波形，设触发器初态为“0”。
哈理工微电子课程设计
哈理工微电子课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解微电子学基本概念，掌握半导体物理基础和器件原理；2. 学会分析简单的微电子电路，了解集成电路的基本设计流程；3. 掌握微电子技术发展趋势及其在现代社会中的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行简单的微电子器件设计和电路分析；2. 能够操作相关的设计软件和测试设备，完成基本的微电子实验；3. 培养学生的团队协作能力和问题解决能力，提高创新意识和实践操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对微电子学科的兴趣，激发学习热情和探究精神；2. 引导学生关注微电子技术在我国的现状及发展，增强国家使命感和责任感；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，提高自我管理和自我驱动能力。
课程性质：本课程为哈理工微电子专业核心课程，旨在帮助学生掌握微电子学基本理论、设计方法和实践技能。
学生特点：学生已具备一定的电子学基础，对微电子学有一定了解，但实际操作能力和创新能力有待提高。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化实践教学，培养学生的创新能力和实践技能。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为我国微电子产业的发展贡献自己的力量。
二、教学内容1. 微电子学基本概念：包括半导体物理基础、PN结理论、半导体器件物理等，对应教材第1章内容。
2. 微电子器件与电路：重点讲解晶体管、场效应晶体管、集成电路等器件的工作原理和特性，对应教材第2章内容。
3. 微电子电路分析与设计：学习基本的微电子电路分析方法，包括小信号模型、等效电路等，并结合实际案例进行电路设计，对应教材第3章内容。
4. 集成电路设计流程：介绍集成电路设计的基本流程，包括电路设计、版图设计、仿真验证等，对应教材第4章内容。
5. 微电子技术发展及应用：分析微电子技术的发展趋势，探讨其在通信、计算机、物联网等领域的应用，对应教材第5章内容。
6. 实践教学：结合课程内容，安排相应的实验和实践操作，如半导体器件特性测试、简单电路设计等，以培养学生的实践技能和创新能力。
哈工大电路理论基础课后习题答案3
UOC 35A=15V （2）求等效电阻 Ri
将独立电压源置零，对 3 个 2 电阻联接做星－三角变换。电路如图 (b)所示。
Ri 3 // 6 // 6 // 6 2 1.5
亦可利用电桥平衡原理，电路如图 (c)所示，ab 间电位相等，等效电阻为
等效电阻
Ri
US IS
10 11
又由已知条件得
U OC
(Ri
2)
I1
160 11
V
简化后的电路如图(c)所示。
所以当 R 4 时
I1
UOC R Ri
(160 /11)V (4 10 /11)
80 A 2.963A 27
将 I1 用电流源来置换，用叠加定理分析置换后的电路，即将 I 2 分解成 I2 I2 I2 。
4
（1） （2）
答案 3.8 解：将含源电阻网络化为戴维南等效电路，如图 (b)所示。由此图求得：
Ri
＋
＋
RU
U OC
－
－
(b)Leabharlann U ( UOC ) R(1)
Ri R
将 R 10 时，U 15V ； R 20 ，U 20V 代入式（1），得
15V 20V
( Ri (
U OC 10
U OC
) 10 ) 20
Ri 20
联立解得：
Ri 10 （1） 式可表示为
Uoc 30V
U ( 30V ) R 10 R
当 R 30 时
U 30V 30 22.5V (10 30)
注释：一端口外接电路发生变化时，宜采用戴维南或诺顿定理进行分析。
答案 3.9 首先将开关右侧电路化简为戴维南等效电路,如图(b)所示，其开路电压为 3V，
05微电子器件可靠性 可靠性设计
3. 作用：适应性强，成品率高，可靠性好，具有较高的 “鲁棒性”
图5.4为电迁移可靠性模拟
4.
进行可靠性模拟包括技术工作：a. 建立失效模型
提取表征该种失效的可靠性模型参数。b.进行版图数
据处理：实际连线的长、宽等几何尺寸。c. 调用电路
分析软件 计算引起失效的电应力 这里是和电迁移有
关的电流密度 d. 根据上述结果模拟计算电路可靠性。
失效时间、可靠性水平。
哈工大电子科学与技术专业
17
§5.3 可靠性模拟
5.3.2电迁移模拟模型
4. 微电路电迁移失效与各互连线失效的关系
可直接采用串联模型计算：即任一时刻电路的
电迁移可靠度等于各条互连线电迁移可靠度的乘
积。
n
F(t) 1(1Fi (t))
(3)
i1
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§5.3 可靠性模拟
5.3.3电迁移可靠性模型参数的提取 图5.6
1. 电迁移样品寿命的试验数据采集：一定数量的金属 互连线样品置于恒温箱，根据电应力要求，调节恒 流源输出，由电压/电阻检测部监测样品电阻的变化， 按失效判据（如电阻值增大一倍为失效），自动记 录每一个样品失效时间。
2. 电迁移寿命的分布拟和 对同一种应力下的样品失 效时间进行分布类型拟和，以确定该组样品寿命符 合的分布类型（威布尔、对数正态、正态分布）， 以获得中位寿命等电迁移的寿命特征值。
哈工大模电答案 (最新详细版)
b
rbe
e
c
b
c
Ui
Rb1 Rb2
Rc RL
Uo
图 2.4.5 例 2.4.3 微变等效电路
根
据
微
变
路 求 解 电 压 放 大 倍 （mV） 26 26 rbe= rbb (1 ) 300 61 1502 ； (2.4.1) I EQ （mA） 1.32 U o I c ( RC // RL ) RL 60 ； A u r U I r
人 体 电 阻
黑笔
c b e
红笔
μA
图 1.4.13 测试示意图
【3-2】 图3.11.1所示电路中，当开关分别掷在1、2、3 位置时，在哪个位置时IB最大， 在哪个位置时IB 最小？为什么?
图 3.11.1 题 3-2 电路图
[解] 当开关处于位置2 时，相当一个发射结，此时IB 最大。当开关处于位置1时，c、 e短路，相当于晶体管输入特性曲线中UCE=0V的那一条，集电极多少有一些收集载流子的作 用，基区的复合还比较大，IB次之。当开关处于位置3 时，因集电结有较大的反偏，能收集 较多的载流子，于是基区的复合减少，IB最小。 【3-3】 用万用表直流电压挡测得电路中晶体管各极对地电位如图 3.11.2 所示，试判断晶 体管分别处于哪种工作状态(饱和、截止、放大)？
正极红笔
NPN
图1.4.11 万用表等效图
图1.4.12 NPN和PNP管等效图
(1) 晶体管可视为两个背靠背连接的二极管，如图1.4.12所示。 (2) 晶体管3个区的特点：发射区杂质浓度大，基区薄且杂质浓度低，集电区杂质浓度 很低。因此，发射结正偏时，射区有大量的载流子进入基区，且在基区被复合的数 量有限，大部分被集电极所收集，所以此时的电流放大系数β大。如果把发射极和 集电极调换使用，则集电结正偏时，集电区向基区发射的载流子数量有限，在基区 被复合后能被发射极吸收的载流子比例很小，所以β反很小。 2．判断方法 (1) 先确定基极：万用表调至欧姆×100或×1k挡，随意指定一个管脚为基极，把任一 个表笔固定与之连接， 用另一表笔先后测出剩下两个电极的电阻。 若两次测得电阻都很大 （或 很小）。把表笔调换一下再测一次，若测得电阻都很小（或很大），则假定的管脚是基极。 若基极接红表笔时两次测得的电阻都很大，为NPN型，反之为PNP型。 (2) 判断集电极： 在确定了基极和晶体管的类型之后， 可用电流放大倍数β的大小来确 定集电极和发射极。现以NPN型晶体管为例说明判断的方法。 先把万用表的黑笔与假定的集电极接在一起， 并用一只手的中指和姆指捏住， 红表笔与 假定的发射极接在一起，再用捏集电极的手的食指接触基极，记下表针偏转的角度，然后两 只管脚对调再测一次。这两次测量中，假设表针偏转角度大的一次是对的。这种测试的原理 如图1.4.13所示。当食指与基极连接时，通过人体电阻给基极提供一个电流IB ，经放大后有 较大的电流流过表头，使表针偏转,β大，表针偏转角度就大。因为β>>β反, 所以表针偏转 角度大的一次假设是正确的。
哈工大学电力电子习题集1.2
2 电力电子器件（6）第1章习题第2部分：简答题1. 什么是电力电子技术？答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？答：电能变换电路在输入与输出之间将电压、电流、频率、相位、相数中的一相加以变换。
电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零，使用寿命长，而机械开关不能满足这些要求。
3. 电力电子变换电路包括哪几大类？答：交流变直流——整流；直流变交流——逆变；直流变直流——斩波；交流变交流——交流调压、变频。
第2章习题（1）第2部分：简答题1.电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？答：电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换或控制的电子器件。
按照控制程度：不控型器件，半控型器件，全控型器件。
按驱动电路：电流驱动型，电压驱动型。
特点：处理的功率大，器件处于开关状态，需要信息电子电路来控制，需要安装散热片。
2.使晶闸管导通的条件是什么？答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。
（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。
3.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。
欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
第2章习题（1）第3部分：计算题1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大?解：晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值311V；（注：电压峰值＝1.414*有效值）取晶闸管的安全裕量为2倍，则晶闸管额定电压不低于：2×311V＝622V。
2.流经晶闸管的电流波形如题图1－41所示,其电流最大值为Im。
单片机习题答案（哈工大张毅刚主编单片机原理及应用）
单片机习题答案（哈工大张毅刚主编单片机原理及应用）单片机习题答案（哈工大张毅刚主编单片机原理及应用）“单片机原理及应用”课程习题与解答第一章1-3:单片机与普通计算机的不同之处在于其将（）（）和（）三部分集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O 口1-8：8051与8751的区别是：A、内部数据存储但也数目的不同B、内部数据存储器的类型不同C、内部程序存储器的类型不同D、内部的寄存器的数目不同答：C第二章2-4：在MCS -51单片机中，如果采用6MHz 晶振，1个机器周期为（）。
答：2us。
析：机器周期为振荡周期的1/6。
2-6：内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为（）。
答：26H2-7：若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为（）。
答：0析：P为偶校验位，因为A中1的个数为偶数，所以P=0。
2-8:判断下列说法是否正确：A、8031的CPU是由RAM 和EPROM 所组成。
B、区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是咼端。
C、在MCS-51中，为使准双向的I/O 口工作在输入方式，必须保证它被事先预置为1。
D、PC可以看成使程序存储器的地址指针。
答：错、错、对、对2-9: 8031单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为（），因上电时PSW=（）。
这时当前的工作寄存器区是（）组工作寄存器区。
答：04H、00H、02- 11:判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？A、DPTR是可以访问的，而PC不能访问。
B、它们都是16位的存储器C、它们都有加1的功能。
D、DPTR可以分为两个8位的寄存器使用，但PC不能。
答：对、对、对、对2- 13:使用8031芯片时，需将/EA引脚接（）电平，因为其片内无（）存储器。
答：低、程序2- 14:片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分？各部分的主要功能是什么？答：工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区2- 15:判断下列说法是否正确A、程序计数器PC不能为用户编程时直接使用，因为它没有地址。
哈工大《电路理论基础(第四版)》第2章 习题解答
第2章 线性直流电路2.1. 求图示电路的a b 端口的等效电阻。
图 题 2.1解：根据电桥平衡有eq (2060)||(2060)40R =++=Ω2.2．图中各电阻均为6Ω，求电路的a b 端口的等效电阻。
abab图 题 2.2解：根据电桥平衡，去掉电桥电阻有eq [(66)||(66)6]||64R =+++=Ω2.3求图示电路的电压1U 及电流2I 。
20k Ω1U +-图 题2.220k Ω(b)+_U解：电路等效如图(b)所示。
图中等效电阻 (13)520(13)k //5k k k 1359R +⨯=+ΩΩ=Ω=Ω++由分流公式得：220mA 2mA 20k RI R =⨯=+Ω电压220k 40V U I =Ω⨯=再对图(a)使用分压公式得：13==30V 1+3U U ⨯2.4 图示电路中要求21/0.05U U =，等效电阻eq 40k R =Ω。
求1R 和2R 的值。
2U +-1U 图 题2.3_1R U解：设2R 与5k Ω的并联等效电阻为2325k 5k R R R ⨯Ω=+Ω(1)由已知条件得如下联立方程：32113130.05(2) 40k (3)eqR U U R R R R R ⎧==⎪+⎨⎪=+=Ω⎩由方程(2)、(3)解得138k R =Ω 32k R =Ω再将3R 代入(1)式得 210k 3R =Ω 2.5求图示电路的电流I 。
图 题 2.5解：由并联电路分流公式，得1820mA 8mA (128)I Ω=⨯=+Ω2620mA 12mA (46)I Ω=⨯=+Ω由节点①的KCL 得128mA 12mA 4mA I I I =-=-=- 2.6求图示电路的电压U 。
图 题2.5120Ω(a)(b)解：首先将电路化简成图(b)。
图中1(140100)240R =+Ω=Ω2(200160)120270360(200160)120R ⎡⎤+⨯=+Ω=Ω⎢⎥++⎣⎦由并联电路分流公式得211210A 6A R I R R =⨯=+及 21104A I I =-= 再由图(a)得321201A 360120I I =⨯=+由KVL 得，3131200100400V U U U I I =-=-=- 2.7求图示电路的等效电阻x R 。
哈工大学电力电子习题集3
文件: 电力电子技术16.11
电力电子技术
直流－直流变换器(8)
第3章 习题（2）
第2部分：简答题 5. 桥式可逆斩波电路如题图3－4所示， 电机为正向电动状态。
题图3－4 当电机处于低速轻载运行状态（即负载 电流较小且正负交变），完成下题： （1）采用双极型控制方式时，画出V1 ～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流 的波形；并在此基础上结合电流波形说明 在一个周期内的不同区段上负载电流的路 径以及在该区段内电机的工作状态。
哈尔滨工业大学远程教育
文件:
电力电子技术16.19
电力电子技术
直流－直流变换器(8)
第3章 习题（3）
第2部分：简答题 1. 画出隔离型Buck变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 2. 隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？ 解：为了防止变压器磁通饱和。 3. 画出隔离型Buck-Boost变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 4. 为什么反激式变换器不能在空载下工作？ 答：在负载为零的极端情况下，由于T导通时储存在变压器电感中的磁能 无处消耗，故输出电压将越来越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不 能在空载下工作。
电力电子技术
第16讲
3 直流－直流变换器（8）
直流－直流变换器(8)
本讲是的习题课，讲解第3章所布置的习题。
第3章 习题（1）
第1部分：填空题 1.直流斩波电路完成的是直流到另一固定电压或可调电压的直流电的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波 电路。 3.斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合型。 ，其中最常用的控制方式是：脉冲宽度调制。 4.脉冲宽度调制的方法是： 周期 不变，导通 时间变化，即通过导通占空比 的改变来改变变压比，控制输出电压。 5.脉冲频率调制的方法是:导通时间不变，周期变化，导通比也能发生变化 ，从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是：导通占空比的变化范围 有限。输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计 。 6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 连续 。 7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L储能使电压泵升，电容C可将输出 电压保持住 。 8.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。 9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占 空比为1/2<α <1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为0<α <1/2。