模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課后答案（完整版）說明：本答案基于模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)核心教材章節(jié)編排，涵蓋各章節(jié)習(xí)題的客觀題（填空、判斷、選擇）和主觀題（簡(jiǎn)答、分析）詳細(xì)解答，部分習(xí)題涉及圖形分析的已補(bǔ)充文字說明，可供學(xué)習(xí)者核對(duì)練習(xí)成果、梳理知識(shí)重點(diǎn)使用。第一章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)課后答案一、填空題在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多數(shù)載流子的濃度主要取決于摻入的雜質(zhì)濃度，而少數(shù)載流子的濃度則與溫度有很大關(guān)系。當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，擴(kuò)散電流大于漂移電流，耗盡層變窄。當(dāng)外加反向電壓時(shí)，擴(kuò)散電流小于漂移電流，耗盡層變寬。在N型半導(dǎo)體中，電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。半導(dǎo)體二極管當(dāng)正偏時(shí)，勢(shì)壘區(qū)變窄，擴(kuò)散電流大于漂移電流。在常溫下，硅二極管的門限電壓約0.6V，導(dǎo)通后在較大電流下的正向壓降約0.7V；鍺二極管的門限電壓約0.1V，導(dǎo)通后在較大電流下的正向壓降約0.2V。在常溫下，發(fā)光二極管的正向?qū)妷杭s1.2～2V，高于硅二極管的門限電壓；考慮發(fā)光二極管的發(fā)光亮度和壽命，其工作電流一般控制在5～10mA。利用硅PN結(jié)在某種摻雜條件下反向擊穿特性陡直的特點(diǎn)而制成的二極管，稱為穩(wěn)壓二極管。這種管子的四種主要參數(shù)分別是最大整流電流、反向擊穿電壓、反向電流和極間電容。二、判斷題由于P型半導(dǎo)體中含有大量空穴載流子，N型半導(dǎo)體中含有大量電子載流子，所以P型半導(dǎo)體帶正電，N型半導(dǎo)體帶負(fù)電。（×）

解析：P型和N型半導(dǎo)體本身呈電中性，空穴和電子只是載流子數(shù)量差異，整體電荷平衡。在N型半導(dǎo)體中，摻入高濃度三價(jià)元素雜質(zhì)，可以改為P型半導(dǎo)體。（√）

解析：高濃度摻雜可改變多數(shù)載流子類型，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體類型轉(zhuǎn)換。擴(kuò)散電流就是由半導(dǎo)體的雜質(zhì)濃度引起的，即雜質(zhì)濃度大，擴(kuò)散電流大；雜質(zhì)濃度小，擴(kuò)散電流小。（×）

解析：擴(kuò)散電流由載流子的濃度梯度引起，而非雜質(zhì)濃度本身，雜質(zhì)濃度影響的是載流子濃度分布。本征激發(fā)過程中，當(dāng)激發(fā)與復(fù)合處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，兩種作用相互抵消，激發(fā)與復(fù)合停止。（×）

解析：動(dòng)態(tài)平衡是激發(fā)和復(fù)合的速率相等，并非停止作用。PN結(jié)在無光照無外加電壓時(shí)，結(jié)電流為零。（√）

解析：無外界激勵(lì)時(shí)，擴(kuò)散電流與漂移電流相互抵消，總電流為零。溫度升高時(shí)，PN結(jié)的反向飽和電流將減小。（×）

解析：反向飽和電流由少數(shù)載流子漂移形成，溫度升高會(huì)使少數(shù)載流子數(shù)量增加，反向飽和電流增大。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，空間電荷區(qū)將變寬。（×）

解析：正向電壓削弱內(nèi)電場(chǎng)，空間電荷區(qū)變窄。三、選擇題二極管加正向電壓時(shí)，其正向電流是由（a）。

a.多數(shù)載流子擴(kuò)散形成b.多數(shù)載流子漂移形成c.少數(shù)載流子漂移形成d.少數(shù)載流子擴(kuò)散形成PN結(jié)反向偏置電壓的數(shù)值增大，但小于擊穿電壓，（c）。

a.其反向電流增大b.其反向電流減小c.其反向電流基本不變d.其正向電流增大穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)的（d）。

a.單向?qū)щ娦詁.反偏截止特性c.電容特性d.反向擊穿特性二極管的反向飽和電流在20℃時(shí)是5μA，溫度每升高10℃，其反向飽和電流增大一倍，當(dāng)溫度為40℃時(shí)，反向飽和電流為（c）。

a.10μAb.15μAc.20μAd.40μA

解析：20℃到40℃升高20℃，即2個(gè)10℃，電流增大22倍，5μA×4=20μA。變?nèi)荻O管在電路中使用時(shí)，其PN結(jié)是（b）。

a.正向運(yùn)用b.反向運(yùn)用

解析：變?nèi)荻O管利用反向電壓改變勢(shì)壘電容，需反向偏置運(yùn)用。四、簡(jiǎn)答題PN結(jié)的伏安特性有何特點(diǎn)？

答：PN結(jié)的伏安特性可用方程\(I_D=I_S(e^{\frac{V}{V_T}}-1)\)表示（其中\(zhòng)(I_D\)為流過PN結(jié)的電流，\(I_S\)為反向飽和電流，\(V\)為外加電壓，\(V_T\)為溫度電壓當(dāng)量，常溫下\(V_T\approx26mV\)），核心特點(diǎn)為單向?qū)щ娦院头蔷€性：

①正向?qū)ǎ寒?dāng)外加正向電壓\(V\)為正值且大于\(V_T\)幾倍時(shí)，\(e^{\frac{V}{V_T}}\gg1\)，\(I_D\approxI_Se^{\frac{V}{V_T}}\)，正向電流隨正向電壓增加按指數(shù)規(guī)律增大；

②反向截止：當(dāng)外加反向電壓\(V\)為負(fù)值且絕對(duì)值大于\(V_T\)幾倍時(shí)，\(e^{\frac{V}{V_T}}\approx0\)，\(I_D\approx-I_S\)，僅流過很小的反向飽和電流，且基本不隨反向電壓變化。什么是PN結(jié)的反向擊穿？PN結(jié)的反向擊穿有哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？

答：PN結(jié)的反向擊穿是指當(dāng)反向偏壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大的現(xiàn)象，主要分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種類型：

①齊納擊穿：主要發(fā)生在兩側(cè)雜質(zhì)濃度都較高的PN結(jié)，反向擊穿電壓一般小于\(4E_g/q\)（\(E_g\)為禁帶能量）。擊穿機(jī)理是強(qiáng)電場(chǎng)直接將共價(jià)鍵中的電子拉出來參與導(dǎo)電，使少子濃度驟增，反向電流上升；

②雪崩擊穿：主要發(fā)生在一側(cè)或兩側(cè)雜質(zhì)濃度較低的PN結(jié)，反向擊穿電壓一般高于\(6E_g/q\)。擊穿機(jī)理是強(qiáng)電場(chǎng)使載流子運(yùn)動(dòng)速度加快，動(dòng)能增大，撞擊中性原子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，進(jìn)而引發(fā)連鎖反應(yīng)（雪崩效應(yīng)），導(dǎo)致少子濃度急劇升高，反向電流劇增。PN結(jié)電容是怎樣形成的？和普通電容相比有什么區(qū)別？

答：PN結(jié)電容由勢(shì)壘電容\(C_b\)和擴(kuò)散電容\(C_d\)組成，形成機(jī)理及與普通電容的區(qū)別如下：

①勢(shì)壘電容\(C_b\)：由空間電荷區(qū)的離子電荷變化形成。當(dāng)外加反向電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)寬度改變，存儲(chǔ)的離子電荷量隨之變化，產(chǎn)生電容效應(yīng)。\(C_b\)隨外加電壓變化，屬于非線性電容；

②擴(kuò)散電容\(C_d\)：由載流子擴(kuò)散過程中的電荷積累變化形成。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散并積累，當(dāng)正向電壓變化時(shí)，積累的電荷量隨之變化，形成電容效應(yīng)。正向偏置時(shí)\(C_d\)遠(yuǎn)大于\(C_b\)，反向偏置時(shí)\(C_d\)可忽略；

與普通電容的區(qū)別：PN結(jié)電容是非線性的分布電容，電容值隨外加電壓變化；而普通電容是線性電容，電容值基本固定。溫度對(duì)二極管的正向特性影響小，對(duì)其反向特性影響大，這是為什么？

答：①正向偏置時(shí)，正向電流是多數(shù)載流子的擴(kuò)散電流。溫度對(duì)多數(shù)載流子濃度幾乎沒有影響，因此溫度變化對(duì)正向電流和正向壓降的影響較??；

②反向偏置時(shí)，反向電流是少數(shù)載流子的漂移電流。溫度升高會(huì)顯著增加少數(shù)載流子的數(shù)量（本征激發(fā)增強(qiáng)），導(dǎo)致反向電流急劇增大，因此溫度對(duì)反向特性影響顯著。能否將1.5V的干電池以正向接法接到二極管兩端？為什么？

答：不能直接連接。根據(jù)二極管電流方程，當(dāng)正向電壓為1.5V時(shí)，理論上正向電流會(huì)極大（趨近于無窮大）。雖然二極管的體電阻、引線電阻及電池內(nèi)阻會(huì)起到一定限流作用，但過大的電流仍會(huì)導(dǎo)致二極管因過熱損壞，或使電池發(fā)熱失效。若需使用1.5V電源驅(qū)動(dòng)二極管，必須串聯(lián)一個(gè)限流電阻，控制正向電流在二極管的額定范圍內(nèi)。有A、B兩個(gè)二極管，它們的反向飽和電流分別為5μA和10nA，在外加相同的正向電壓時(shí)的電流分別為20mA和8mA，哪個(gè)管的性能較好？

答：B管性能更好，判斷依據(jù)是二極管的單向?qū)щ娦詢?yōu)劣：

①反向飽和電流越小，說明二極管反向截止特性越好。B管反向飽和電流（10nA）遠(yuǎn)小于A管（5μA），反向漏電少；

②正向?qū)〞r(shí)，在相同正向電壓下，B管電流雖小于A管，但單向?qū)щ娦缘暮诵氖恰罢驅(qū)?、反向截止”的差異度，B管反向漏電極小，說明其PN結(jié)特性更優(yōu)良，單向?qū)щ娦愿?。第二章晶體管及放大電路基礎(chǔ)（待補(bǔ)充完整章節(jié)習(xí)題）一、填空題（示例）晶體管具有電流放大作用的條件是：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。NPN型晶體管的電流關(guān)系為\(I_E=\)\(I_B+I_C\)，電流放大系數(shù)\(\beta=\)\(\DeltaI_C/\DeltaI_B\)（在放大區(qū)）。二、判斷題（示例）晶體管的電流放大系數(shù)β越大，放大能力越強(qiáng)，因此β越大越好。（×）

解析：β過大易導(dǎo)致電路穩(wěn)定性變差，需根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的β值。三、簡(jiǎn)答題（示例）如何判斷晶體管的三個(gè)電極（e、b、c）及管型（NPN/PNP、硅管/鍺管）？

答：可通過萬用表電阻檔測(cè)量電極間的正向壓降和反向電阻來判斷：

①確定基極b：分別測(cè)量三個(gè)電極兩兩之間的正向電阻，其中與另外兩個(gè)電極都能形成正向?qū)ǎ娮栎^?。┑碾姌O即為基極b；

②判斷管型：若基極與另