数字电路课后答案--第一单元

1.1 检验学习结果 1、什么是本征激发？什么是复合？少数载流子和多数载流子是如何产生的？

答：由于光照、辐射、温度的影响而产生电子—空穴对的现象称为本征激发；同时进行的价电子定向连续填补空穴的的现象称为复合。掺入三价杂质元素后，由于空穴数量大大增加而称为多子，自由电子就是少子；掺入五价元素后，由于自由电子数量大大增加而称为多子，空穴就是少子。即多数载流子和少数载流子的概念是因掺杂而形成的。

2、半导体的导电机理和金属导体的导电机理有何区别？

答：金属导体中存在大量的自由电子载流子，因此金属导体导电时只有自由电子一种载流子；而半导体内部既有自由电子载流子又有空穴载流子，在外电场作用下，两种载流子总是同时参与导电，这一点是它与金属导体导电机理的区别。

3、什么是本征半导体？什么是N型半导体？什么是P型半导体？

答：原子排列得非常整齐、结构完全对称的晶体称为本征半导体。本征半导体掺入五价．．．．．元素后形成N型半导体；掺入三价元素后形成P形半导体。

4、由于Ｎ型半导体中多数载流子是电子，因此说这种半导体是带负电的。这种说法正确吗？为什么？

答：这种说法不正确。因为，虽然N型半导体中有多子和少子之分，造成定城的离子带正电，但是整个晶体上的正、负电荷总数在掺杂过程中并没有失去或增加，所以晶体不带电。

5、试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。这两种击穿能否造成PN结的永久损坏？ 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。

6、何谓扩散电流？何谓漂移电流？何谓PN结的正向偏置和反向偏置？说说PＮ结有什么特性？

答：由多子形成的导通电流称扩散电流，由少子形成的电流称为漂移电流；当PN结的阳极P接电源正极，阴极N接电源负极时称为正向偏置，反之为反向偏置；PN结具有“正向导通、反向阻断”的单向导电性。

1.2 检验学习结果 1、何谓死区电压？硅管和锗管死区电压的典型值各为多少？为何会出现死区电压？ 答：二极管虽然具有单向导电性，但是当正向电压较小时，由于外加正向电压的电场还不足以克服PN结的内电场对扩散运动的阻挡作用，二极管仍呈现高阻态，所以通过二极管的正向电流几乎为零，即基本上仍处于截止状态，这段区域通常称为死区。二极管工作在死．．区时，硅管的死区电压典型值是0.5V ，锗管的死区电压典型值是0.1V。

2、为什么二极管的反向电流很小且具有饱和性？当环境温度升高时又会明显增大？ 答：由于常温下少数载流子的数量不多，故反向电流很小，而且当外加电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化，因此反向电流又称为反向饱和电流。当环境温度升高时，受温度影响本征激发和复合运动加剧，因此少子数量增大。

3、把一个1.5V的干电池直接正向联接到二极管的两端，会出现什么问题？

答：测量二极管类型及好坏时，通常采用1.5V干电池串一个约1k?的电阻，并使二极管按正向接法与电阻相连接，使二极管正向导通。如果测量时直接把1.5V的干电池正向连接到二极管的两端，因为没有限流电阻，很有可能使二极管中因电流过大而损坏。

4、二极管的伏安特性曲线上可分为几个区？能否说明二极管工作在各个区时的电压、电流情况？

答：二极管的伏安特性曲线上通常分为死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。二极管工作在死区时，由于正向电压小于和等于死区电压，因此无法抵消PN结内电场对正向扩散电流的阻碍作用，电流趋近于零；二极管工作在正向导通区时，管子正向端电压的数值基本保持在小于1V的情况下不变，而在此电压下管子中通过的电流增长很快；二极管工作在反向截止区时，当温度不变时反向电流基本不变，且不随反向电压的增加而增大，故称为反射饱和电流，若温度变化时，对反向截止区的电流影响较大；二极管工作在击穿区时，特点是电压增加一点即造成电流迅速增大，若不加限制，则二极管有热击穿的危险。

5、半导体二极管工作在击穿区，是否一定被损坏？为什么？

答：半导体二极管工作在击穿区时不一定会损坏。因为，如果是电击穿，一般过程可逆，只要限流措施得当或及时撤掉击穿电压，就不会造成PN结的永久损坏。但是，电击穿若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，就会造成二极管的永久损坏。

6、理想二极管电路如图1-16所示。已知输入电压ui＝10sinωtV，试画出输出电压u0的波形。

图1-16 检验题6电路图

答： （a）图：图中二极管若看作理想二极管，当输入正弦波电压低于－5V时，二极管D导通，输出电压uO=ui；当输入正弦波电压高于－5V时，二极管D截止，输出电压uO=

－5V，波形如下图所示： u/u oi

（b）图：图中二极管也看作理想二极管，当输入正弦波电压高于＋5V时，二极管D导通，输出电压uO=ui；当输入正弦波电压低于＋5V时，二极管D截止，输出电压uO=＋5V，波形如下图所示：

uo/ui 10V 0 ωt

10V 0 ωt

1.3 检验学习结果 1、利用稳压管或普通二极管的正向压降，是否也可以稳压？

答：不可以。因为，硅二极管或稳压管的正向压降正常工作时只有0.7V，正向电压在正向偏置时管压降只能是0～0.7V，超过此电压过大时，二极管的管压降也不会超过1V，因此它们的正向压降是不能稳压的。

2、现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？

答：（1）将额定电压分别为6V和8V的两个稳压管串联相接：反向串联时稳压值为14V；正向串联时1.4V；一反一正串联时可获得6.7V、8.7V。

（2）将额定电压分别为6V和8V的两个稳压管并联相接：反向并联时稳压值为6V；正向并联时或一反一正并联时只能是0.7V。

3、在图1-20所示电路中，发光二极管导通电压UD＝1.5V，正向电流在5～15mA时才能正常工作。试问图中开关S在什么位置时发光二极管才能发光？R的取值范围又是多少？

答：图中开关S闭合时发光二极管可导通。导通发光时正向5mA电流下1.5÷5=0.3kΩ；正向15mA电流下1.5÷15=0.1kΩ。因此限流电阻R的取值范围：100Ω～300Ω。

1.4 检验学习结果 1、三极管的发射极和集电极是否可以互换使用？为什么？

答：由于三极管的发射区和集电区掺杂质浓度上存在较大差异，且面积也相差不少，因此不能互换使用。如果互换使用，其放大能力将大大下降甚至失去放大能力。

2、三极管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于β？ 答：三极管工作在饱和区时，电流放大能力下降，电流放大系数β值随之下降。 3、使用三极管时，只要①集电极电流超过ICM值；②耗散功率超过PCM值；③集—射极电压超过U（BR）CEO值，三极管就必然损坏。上述说法哪个是对的？

答：其中只有说法②正确，超过最大耗散功率PCM值时，三极管将由于过热而烧损。 4、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； ⑤UBE＝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。

1.5 检验学习结果 1、双极型三极管和单极型三极管的导电机理有什么不同？为什么称双极型三极管为电流控制型器件？MOS管为电压控制型器件？

答：双极型三极管有多子和少子两种载流子同时参与导电；单极型三极管只有多子参与导电。由于双极型三极管的输出电流IC受基极电流IB的控制，因此称其为电流控件；MOS管的输出电流ID受栅源间电压UGS的控制，因之称为电压控制型器件。

2、当UGS为何值时，增强型N沟道MOS管导通？

答：当UGS=UT时，增强型N沟道MOS管开始导通，随着UGS的增加，沟道加宽，ID增大。当UGD＝UGS－UDS

3、在使用MOS管时，为什么其栅极不能悬空？

答：因为单极型三极管的输入电阻很高（二氧化硅层的原因），在外界电压的影响下，栅极容易产生相当高的感应电压，造成管子击穿，所以，MOS．．．管在不使用时应避免栅极悬．．．．．．．．．．．．空，务必将各电极短接。 ．．．．．．．．．

4、双极型三极管和MOS管的输入电阻有何不同？

答：双极型三极管的输入电阻rbe一般在几百欧～千欧左右，相对较小；而MOS管绝缘层的输入电阻极高，趋近于无穷大，因此通常认为栅极电流为零。

第1章 检测题 （共100分，120分钟）

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 ，不能移动的杂质离子带 正 电。P型半导体是在本征半导体中掺入极微量的 三 价元素组成的。这种半导体内的多数载流子为 空穴 ，少数载流子为 自由电子 ，不能移动的杂质离子带 负 电。

2、三极管的内部结构是由 发射 区、 基 区、 集电区 区及 发射 结和 集电 结组成的。三极管对外引出的电极分别是 发射 极、 基 极和 集电 极。

3、PN结正向偏置时，外电场的方向与内电场的方向 相反 ，有利于 多数载流子 的 扩散 运动而不利于 少数载流子 的 漂移 ；PN结反向偏置时，外电场的方向与内电场的方向 一致 ，有利于 少子 的 漂移 运动而不利于 多子 的 扩散 ，这种情况下的电流称为 反向饱和 电流。

4、PN结形成的过程中，P型半导体中的多数载流子由 P 向 N 区进行扩散，N型半导体中的多数载流子由 N 向 P 区进行扩散。扩散的结果使它们的交界处建立起一个 空间电荷区 ，其方向由 N 区指向 P 区。 空间电荷区 的建立，对多数载流子的 扩散 起削弱作用，对少子的 漂移 起增强作用，当这两种运动达到动态平衡时， PN结 形成。

5、检测二极管极性时，需用万用表欧姆挡的 R×1K 档位，当检测时表针偏转度较大时，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