13级《计算机电路基础》半导体 晶体二极管习题一答案2015-10-2

13级《计算机电路基础》习题一答案

§2.1半导体的基本知识§2.2 晶体二极管

一、填空题

（1）二极管按所用材料可分为 硅 和 锗 两类；按PN结的结构特点可分为 点接触 和 面接触 两种。 （2）PN结的正向接法是P型区接电路源的 正 极，N型区接电源的 负 极。

（3）二极管的电压-电流关系可简单理解为 正偏（二极管两端加正向电压） 导通， 反偏（二极管两端加反向电压） 截止的特性。导通后，硅管管压降约为 0.6～0.7V ，锗管管压降约为 0.2～0.3V 。

（4）在判别锗硅二极管时，当测出正向压降为 0.2～0.3V ，此二极管为锗二极管；当测出正向压降为 0.6～0.7V ，此二极管为硅二极管。

（5）当加到二极管上的反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象被叫作 反向击穿 现象。 （6）理想二极管正向导通时，其管压降为 0 V。反向截止时，其电流为 0 μA。

7半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”，称为 载流子 8载流子包括自由电子 和空穴

9二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性.

10自然界的物质，就其导电性能，大致分为三类：一类是导电性能良好的物质叫导体，如银、铜、铝、铁等金属；另一类是在一般条件下不能导电的物质叫绝缘体，如陶瓷、塑料、橡胶、玻璃等；还有一类物质，其导电性能介于导体和绝缘体之间称之为半导体，如硅、锗、砷化镓等。

11不含任何杂质的单晶半导体，称为本征半导体。本征半导体受热或得到其它能量而激发出电子-空穴对的现象称为本征激发。本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。

12在本征半导体硅或锗的晶体内掺入微量的五价元素杂质，如磷或锑等，就形成了N型半导体。

13经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面处就会出现一个具有特殊物理现象的极薄区域，称它为PN结

14当P型半导体与N型半导体结合在一起时，由于P型半导体中空穴为多子，N型半导体中空穴为少子，这样就形成了一个空穴浓度差。由于这个浓度差的存在，在P区的空穴就要向N区扩散。同理，N区的电子也要向P区扩散，因为浓度差而造成载流子的定向运动称作扩散运动。另方面，对两个区的少数载流子向对方运动却有促进作用，我们把这种在电场力的作用下载流子的定向运动称作漂移运动。

15 PN结的单向导电性指的是PN结两端加正向电压PN结导通，PN结加反向电压PN结截止。

16半导体二极管又称晶体二极管 ，它由管芯(主要是PN结)，从P区和N区分别焊出的两根金属引线 正负极，以及用塑料、玻璃或金属封装的外壳组成。

17 半导体二极管分类 按半导体材料划分有硅二极管、锗二极管、砷化镓二极管等。

18半导体二极管分类按PN结结构划分有点接触型二极管、面接触型二极管、平面型二极管。 19半导体二极管分类按用途划分有整流二极管、检波二极管、稳压二极管等 20 半导体其导电特性有两个显著特点：掺杂性和敏感性。

三、选择题 1.

PN结的单向导电性是指( )。答案：A

A．加正向电压导通，加反向电压截止 B．加正向电压截止，加反向电压导通 C．加正向电压导通，加反向电压导通 D．加正向电压截止．加反向电压截止 2. 硅二极管的开启电压约为( )。答案：D

A．0.1 V B．0.2 V C．0.3 V D．0.5 V 3.

N型半导体中，( )是多数载流子。答案：B A．空穴 B．电子 C．电子和空穴

4. 二极管两端加上正向电压是（ ）。答案：B

A．一定导通 B．超过死区电压才能导通 C．超过0.7V才能导通 D．超过0.3V才能导通

5. 电路如图2设二极管正向压降和反向电流均可忽略，则输出电压VAB为（ ）。答案：B

A. 3V B. 6V C. -6V D. 0V

插图1 插图2 6. 硅二极管导通时，其正向电压为（ ）。答案：D

A. 0.2V B. 0.3V C. 0.5V D. 0.7V 7. 二极管正向电阻比反向电阻（ ）。答案：B

A. 大 B. 小 C. 一样大 D. 无法确定

8. 如图3所示电路，设二极管为理想二极管，其输出电压为（ ）。答案：A

A. -5V B. -4V C. 0V D. -1V

插图3 插图6 9. 电路如图6则Vo为（ ）。答案： D

A. Vo=1V B. Vo=2V C. Vo=10V D. Vo=0V 10. 以下对二极管说法正确的是（ ）。答案：C

A. 二极管正向电阻大，反向电阻小，且相差越大越好 B. 二极管具有放大作用 C. 二极管具有单向导电作用

D. 稳压二极管与一般二极管可相互使用

11. PN结加正向电压时,空间电荷区将( )。答案：A

A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 D. 无法确定

12. 在本征半导体中加入 （ A ）元素可形成N型半导体，加入（C ）元素可形成P型半导体。 A. 五价 B. 四价 C. 三价 13 稳压管的稳压区是其工作在 （C ） 。

A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 14发光二极管发光时，其工作在( A )。

A．正向导通区 B．反向截止区 C．反向击穿区

15下列符号中表示发光二极管的为（ C ）。

ABCD

三、计算题

1．写出图P6.10所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。

D + D + R + 2V R Vo1

R Vo2

D Vo3 2V _ 2V _ 2V _ (a) (b) (c) R + D + D VR D R + 2V o4 Vo6 2V 2V _ 2V Vo5 2V _ 2V _ (d) (e) (f)

图P6.10

解：VO1≈1.3V，VO2＝0，VO3≈－1.3V，VO4≈2V，VO5≈1.3V，VO6≈－2V

2．电路如图P6.5（a）所示，其输入电压vi1和vi2的波形如图（b）所示，二极管导通电压VD＝0.7V。2．1 试画出输出电压vO的波形，（并标出幅值）。

+VCC（5V） v D R 1i1 vo

vD2 i2 (a)

图P6.5

2．2设二极管是理想的， 判断逻辑关系。 vi1端电压 vi2端电压 D1 D2 V0 0V 0V 导通 导通 0 0V 3V 导通 截止 0 3V 0V 截止 导通 0 3V 3V 导通 导通 3 与逻辑关系 Y=A·B

3二极管电路如图6.8所示，试判断各图中的二极管是导通还是截止，并求出AB两端电压VAB，设二极管是理想的。

A D1 A D1 A D R 5kΩ + D2 + D2 6V V R 5kΩ R 5kΩ+ AB15V VAB VAB

12_ 12V _ 6V 12V _ (a) (b) (c)

B B B 图P6.8

解:

图a：将D断开，以B 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，

VAB=–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，VAB=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VA＝－6V；D1反偏而截止，故VAB＝－6V。

4 二极管电路如图所示，设二极管是理想的,A端电压为0V,5V; B端电压为0V,5V。 求V0，并判断逻辑关系。（图更改）

A端电压 B端电压 D1 D2 V0 0V 0V 导通 导通 0 0V 5V 截止 导通 5 5V 0V 导通 截止 5 5V 5V 导通 导通 5

或逻辑关系 Y=A+B

5. 电路如图所示，已知输入ui?10sin?t(V) 波形，试画出uo的波形。设二极管导通电压可忽略不计。

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