模电基础：半导体器件与PN结习题详解

"模拟电子技术基础(第四版)习题解答" 模拟电子技术是工科学生必修的一门核心课程，主要研究半导体器件及其组成的电路。这份习题解答旨在帮助学生更好地理解和掌握课程内容，通过解答配合学习，可以提高学习效率。 首先，我们来看半导体器件的相关知识。N型半导体中掺杂了五价元素，多数载流子是自由电子，而P型半导体则是掺杂了三价元素，多数载流子为空穴。在N型半导体中掺入三价元素，可以转变为P型半导体，因为三价元素会提供多余的空穴。N型半导体并不带负电，它的电中性是因为电子和离子的总数相等。PN结在无光照、无外加电压时，由于扩散和漂移达到动态平衡，结电流几乎为零。晶体管在放大状态下，集电极电流主要是少数载流子（空穴或电子）漂移形成的。 结型场效应管的栅一源电压对器件特性有很大影响。当栅一源间的耗尽层承受反向电压时，能增加沟道电阻，确保高输入阻抗。耗尽型N沟道MOS管，如果栅一源电压大于零，会使耗尽层变薄，输入电阻减小，而非增大。 关于PN结的电压效应，当PN结加正向电压时，空间电荷区会变窄，有利于导通；稳压管在反向击穿区才能发挥稳压作用；晶体管放大区的特征是发射结正偏、集电结反偏。对于场效应管，UGS=0V时，结型管和耗尽型MOS管可以工作在恒流区，而增强型MOS管则不能。 题目中还涉及到了二极管、稳压管及晶体管的电路计算。例如，根据二极管的导通电压UD=0.7V，可以计算出含有二极管的电路的输出电压。稳压管的稳压值UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA，根据这些信息可以确定稳压管的工作状态并计算电路输出电压。 在BJT晶体管电路中，如图T1.5所示，计算输出电压Uo时，需要考虑基极电阻Rb、发射极与集电极之间的电压以及晶体管的电压降。临界饱和意味着基极电流达到能使晶体管完全饱和的阈值。 最后，针对MOS管的工作状态分析，需要比较栅极与源极之间的电压(UGS)和开启电压(UGS(th))，以及栅极、源极和漏极的电位。如表T1.6所示，T1的UGS>UGS(th)，因此工作在恒流区；而T2的UGS<UGS(th)，工作在截止区。 这份习题解答涵盖了半导体器件的基础知识、PN结的特性、晶体管和场效应管的工作原理以及相关电路计算，对学习模拟电子技术提供了丰富的实践案例。通过深入理解并解决这些问题，学生能更好地掌握这门重要的技术基础课。