文档介绍：第三部分****题与解答<br****题 1
客观检测题
一、填空题
1、在杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度,而少数载流子的浓
度则与温度有很大关系。
2、当 PN 结外加正向电压时,扩散电流大于漂移电流,耗尽层变窄。当外加反向
电压时,扩散电流小于漂移电流,耗尽层变宽。
3、在 N 型半导体中,电子为多数载流子, 空穴为少数载流子。
1、由于 P 型半导体中含有大量空穴载流子,N 型半导体中含有大量电子载流子,所以 P 型
半导体带正电,N 型半导体带负电。( × )
2、在 N 型半导体中,掺入高浓度三价元素杂质,可以改为 P 型半导体。( √)
3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的,即杂质浓度大,扩散电流大;杂质浓度小,扩
散电流小。(× )
4、本征激发过程中,当激发与复合处于动态平衡时,两种作用相互抵消,激发与复合停止。
( × )
5、PN 结在无光照无外加电压时,结电流为零。( √)
6、温度升高时,PN 结的反向饱和电流将减小。( × )
7、PN 结加正向电压时,空间电荷区将变宽。(× )
1、PN 结的伏安特性有何特点?
V
VT
答:根据统计物理理论分析,PN 结的伏安特性可用式ID = Is ⋅(e − 1)表示。
式中,ID 为流过 PN 结的电流;Is 为 PN 结的反向饱和电流,是一个与环境温度和材料等
有关的参数,单位与 I 的单位一致;V 为外加电压; VT=kT/q,为温度的电压当量(其单位
与 V 的单位一致), 其中玻尔兹曼常数 JK / . × k = 1 38 10 − 23 , 电子电量
−19 T
q = ×10 C(库伦) ,则 V = (V) ,在常温(T=300K)下,VT==26mV。
T
V V
VT VT
当外加正向电压,即 V 为正值,且 V 比 VT 大几倍时, e >> 1 ,于是 I = Is ⋅ e ,这时正向
电流将随着正向电压的增加按指数规律增大,PN ,即 V 为
V
VT
负值,且|V|比 VT 大几倍时, e << 1 ,于是 I ≈−Is ,这时 PN 结只流过很小的反向饱和电
流,且数值上基本不随外加电压而变,PN 结呈反向截止状态。PN 结的伏安特性也可用特性
曲线表示,如图 ()伏安特性方程的分析和图 特性曲线(实线部分)
可见:PN 结真有单向导电性和非线性的伏安特性。
图 PN 伏安特性
2、什么是 PN 结的反向击穿?PN 结的反向击穿有哪几种类型?各有何特点?
答:“PN”结的反向击穿特性:当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后,PN
结发生击穿。
PN 结的击穿主要有两类,齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都
较高的 PN 结,一般反向击穿电压小于 4Eg/q(Eg—PN 结量子阱禁带能量,用电子伏特衡量,
Eg/q 指 PN 结量子阱外加电压值,单位为伏特)的 PN 的击穿模式就是齐纳击穿,击穿机理
就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电,使的少子浓度增加,反向电流上升。
雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结,一般反向击穿电压高于
6 Eg/q 的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快,动
能增大,撞击中型原子时把外层电子撞击出来,继而产生连锁反应,导致少数载流子浓度升
高,反向电流剧增。
3、PN 结电容是怎样形成的?和普通电容相比有什么区别?
PN 结电容由势垒电容 Cb 和扩散电容 Cd 组成。
势垒电容 Cb 是由空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子,各具有一
定的电量。当外加反向电压变大时,空间电荷区变宽,存储的电荷量增加;当外加反向电压
变小时,空间电荷区变窄,存储的电荷量减小,这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随
外加电压改变而变化,是一种非线性电容,而普通电容为线性电容。在实际应用中,常用微
变电容作为参数,变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。
扩散电容 Cd 是载流子在扩散过程中
的积累而引起的。PN 结加正向电压时,
N 区的电子向 P 区扩散,在 P 区形成一
定的电子浓度(Np)分布,PN 结边缘处浓
度大,离结远的地方浓度小,电子浓度
按指数规律变化。当正向电压增加时,
载流子积累增加了△Q;反之,则减小,
图 P 区中电子浓度的分布