中篇 模拟电子技术基础
第五章 半导体二极管、晶体管和场效应管
一、填空题
1、N型半导体是在本征半导体中掺入极微量的 五 价元素组成的。这种半导体内的多数载流子为 自由电子 ，少数载流子为 空穴 ，定域的杂质离子带 正 电。
2、双极型三极管内部有 基 区、 发射 区和 集电 区，有 发射 结和 集电 结及向外引出的三个铝电极。
3、PN结正向偏置时，内、外电场方向 相反 ，PN结反向偏置时，内、外电场方向 相同 。
4、二极管的伏安特性曲线上可分为 死 区、 正向导通 区、 反向截止 区和 反向击穿 区四个工作区。
5、用指针式万用表检测二极管极性时，需选用欧姆挡的 R×1k 档位，检测中若指针偏转较大，可判断与红表棒相接触的电极是二极管的 阴 极；与黑表棒相接触的电极是二极管的 阳 极。检测二极管好坏时，若两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很大，说明二极管已经被 击穿 ；两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很小时，说明该二极管已经 老化不通 。
6、双极型三极管简称晶体管，属于 电流 控制型器件，单极型三极管称为 MOS管，属于 电压 控制型器件。MOS管只有 多数 载流子构成导通电流。
7、场效应管是利用外加电压产生的 电场 来控制漏极电流的大小的。
二、判断正误
1、P型半导体中定域的杂质离子呈负电，说明P型半导体带负电.。 （ × ） 2、晶体管和场效应管一样，都是由两种载流子同时参与导电。 （ × ） 3、用万用表测试晶体管好坏和极性时，应选择欧姆档R×10K档位。 （ × ） 4、PN结正向偏置时，其内电场和外电场的方向相同。 （ × ） 5、无论在任何情况下，三极管都具有电流放大能力。 （ × ） 6、只要在二极管两端加正向电压，二极管就一定会导通。 （ × ） 7、二极管只要工作在反向击穿区，一定会被击穿而造成永久损坏。 （ × ） 8、三极管集电极电流大于它的最大允许电流ICM时，该管必定被击穿。 （ × ） 9、场效应管若出厂前衬底与源极相连，则漏极和源极就不能互换使用。 （ √ ） 10、双极型三极管的集电极和发射极类型相同，因此可以互换使用。 （ × ）
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三、选择题
1、单极型半导体器件是（ C ）。
A、二极管；
B、稳压管；
C、场效应管； D、双极型三极管。
2、P型半导体是在本征半导体中加入微量的（ A ）元素构成的。 A、三价； B、四价； C、五价； D、六价。 3. N型半导体是在本征半导体中加入微量的（ C ）元素构成的。
A、三价； B、四价； C、五价； D、六价。 3、稳压二极管的正常工作状态是（ C ）。
A、导通状态；
B、截止状态； C、反向击穿状态；D、任意状态。
4、用万用表检测某二极管时，发现其正、反电阻均约等1KΩ，说明该二极管（ A ）。
A、已经击穿； B、完好状态； C、内部老化不通；D、无法判断。 5、PN结两端加正向电压时，其正向电流是（ C ）而成。
A、多子漂移； B、少子漂移； C、多子扩散； D、少子扩散。 6、测得NPN型三极管上各电极对地电位分别为VE＝2.1V，VB＝2.8V，VC＝4.4V，说明此三极管处在（ C ）。
A、截止区； A、为零；
B、饱和区； B、较小；
C、放大区； C、较大；
D、反向击穿区。 D、无法判断。
7、绝缘栅型场效应管的输入电流（ A ）。 8、正弦电流经过二极管整流后的波形为（ C ）。
A、矩形方波； B、等腰三角波； C、正弦半波； D、仍为正弦波。 9、三极管超过（ C ）所示极限参数时，必定被损坏。
A、集电极最大允许电流ICM； B、集—射极间反向击穿电压UBRCEO； C、集电极最大允许耗散功率PCM； D、管子的电流放大倍数?。 10、若使三极管具有电流放大能力，必须满足的外部条件是（ C ）
A、发射结正偏、集电结正偏； B、发射结反偏、集电结反偏； C、发射结正偏、集电结反偏； 11、场效应管是___C___器件。
A、电压控制电压 B、电流控制电压 C、电压控制电流 D、电流控制电流 12、场效应管漏极电流由__C__的运动形成。
A、少子
B、电子
C、多子
D、两种载流子
13、稳压二极管稳压时，其工作在( C )，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
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D、发射结反偏、集电结正偏。
四、简述题
1、N型半导体中的多子是带负电的自由电子载流子，P型半导体中的多子是带正电的空穴载流子，因此说N型半导体带负电，P型半导体带正电。上述说法对吗？为什么？
答：这种说法是错误的。因为，晶体在掺入杂质后，只是共价键上多出了电子或少了电子，从而获得了N型半导体或P型半导体，但整块晶体中既没有失电子也没有得电子，所以仍呈电中性。
2、N型半导体和P型半导体有何不同？各有何特点？它们是半导体器件吗？ 答：本征半导体中掺入五价杂质元素后可得到N型半导体，N型半导体中多子是自由电子，少子是空穴，定域的离子带正电；本征半导体中掺入三价杂质元素后可得到P型半导体，P型半导体中多子是空穴，少子是自由电子，定域的离子带负电。这两种类型的半导体是构成半导体器件的基本元素，但它们都不能称之为半导体器件。
3、何谓PN结？PN结具有什么特性？
答：在同一块晶体中的两端注入不同的杂质元素后，在两端分别形成P区和N区，而在P区和N区交界处因为浓度上的差别而出现扩散，扩散的结果在两区交界处形成一个干净的离子区，这个离子区就是PN结，PN结具有单向导电性：正向偏置时导通，反向偏置时截止。
4、齐纳击穿和雪崩击穿能否造成二极管的永久损坏？为什么？
答：齐纳击穿和雪崩击穿都属于电击穿，其过程可逆，只要控制使其不发生质变引起热击穿，一般就不会造成二极管的永久损坏。
5、某人用测电位的方法测出晶体管三个管脚的对地电位分别为管脚①12V、管脚②3V、管脚③3.7V，试判断管子的类型以及各管脚所属电极。
答：管脚③和管脚②电压相差0.7V，显然一个硅管，是基极，一个是发射极，而管脚①比管脚②和③的电位都高，所以一定是一个NPN型硅管。再根据管子在放大时的原则可判断出管脚②是发射极，管脚③是基极，管脚①是集电极。
6、右图所示电路中，硅稳压管DZ1的稳定电压为8V，DZ2的稳定电压为6V，正向压降均为0.7V，求各电路的输出电压U0。
答：分析：根据电路可知，当ui>E时，二极管导通u0=ui，当ui 3 u/V 10 5 0 ui u0 ωt 7、半导体二极管由一个PN结构成，三极管则由两个PN结构成，那么，能否将两个二极管背靠背地连接在一起构成一个三极管？如不能，说说为什么？ 答：将两个二极管背靠背地连接在一起是不能构成一个三极管的。因为，根据三极管的内部结构条件，基区很薄，只能是几个微米，若将两个二极管背靠背连接在一起，其基区太厚，即使是发射区能向基区发射电子，到基区后也都会被基区中大量的空穴复合掉，根本不可能有载流子继续扩散到集电区，所以这样的“三极管”是不会有电流放大作用的。 8、如果把三极管的集电极和发射极对调使用？三极管会损坏吗？为什么？ 答：集电极和发射极对调使用，三极管不会损坏，但是其电流放大能力大大降低。因为集电极和发射极的杂质浓度差异很大，且结面积也不同。 9、电击穿和热击穿有何不同？试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。 答：电击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿，前者是一种碰撞的击穿，后者属于场效应的击穿，这两种电击穿一般可逆，不会造成PN结的永久损坏。如果上述两种击穿不加任何限制而持续增强时，由于PN结上的热量积累就会造成热击穿，热击穿过程不可逆，可造成二极管的永久损坏。 五、计算分析题 1、如图所示三极管的输出特性曲线，试指出各区域名称并根据所给出的参数进行分析计算。 （1）UCE=3V，IB=60μA，IC=？ （2）IC=4mA，UCE=4V，ICB=？ （3）UCE=3V，IB由40~60μA时，β=？ 解：A区是饱和区，B区是放大区，C区是截止区。 （1）观察图6-25，对应IB=60μA、UCE=3V处，集电极电流IC约为3.5mA； （2）观察图6-25，对应IC=4mA、UCE=4V处，IB约小于80μA和大于70μA； IC (mA) 5 4 A 3 2 1 100μA 80μA ω 60μA 40μA 20μA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 C IB＝0 UCE (V) （3）对应ΔIB=20μA、UCE=3V处，ΔIC≈1mA，所以β≈1000/20≈50。 2、已知NPN型三极管的输入—输出特性曲线如下图所示，当 （1）UBE=0.7V，UCE=6V，IC=？ （2）IB=50μA，UCE=5V，IC=？ 4 （3）UCE=6V，UBE从0.7V变到0.75V时，求IB和IC的变化量，此时的??？ IB (μA) 120 80 60 40 20 IC (mA) 10 8 6 4 2 UBE (V) 100μA 80μA 60μA 40μA 20μA IB＝0 0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 （a）输入特性曲线 0 1 2 3 4 5 6 7 8 （b）输出特性曲线 UCE (V) 解：（1）由（a）曲线查得UBE=0.7V时，对应IB=30μA，由(b)曲线查得IC≈3.6mA； （2）由（b）曲线可查得此时IC≈5mA； （3）由输入特性曲线可知，UBE从0.7V变到0.75V的过程中，ΔIB≈30μA，由输出特性曲线可知，ΔIC≈2.4mA，所以β≈2400/30≈80。 3、用万用表测量某些三极管的管压降得到下列几组数据，说明每个管子是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？它们各工作在什么区域？ ① UBE＝0.7V，UCE＝0.3V； ② UBE＝0.7V，UCE＝4V； ③ UBE＝0V，UCE＝4V； ④ UBE＝－0.2V，UCE＝－0.3V； ⑤ UBE＝0V，UCE＝－4V。 答：①NPN硅管，饱和区；②NPN硅管，放大区；③NPN硅管，截止区；④PNP锗管，放大区；⑤PNP锗管，截止区。 5