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第二章PN结填空题1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为NA=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度pp0与平衡少子浓度np0分别为（）和（）。2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势Vbi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容CT就越（），雪崩击穿电压就越（）。5、硅突变结内建电势Vbi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度np与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度NA=1.5×1017cm-3，外加电压V=0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度np为（）。9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。13、PN结扩散电流的表达式为（）。这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（）电流为主。15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（）。16、小注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远小于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。17、大注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远大于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。18、势垒电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。PN结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（）。19、扩散电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容就越（）；少子寿命越长，则扩散电容就越（）。20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反向电流。引起这个电流的原因是存储在（）区中的（）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（）和（）。21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（）和（）。22、PN结的击穿有三种机理，它们分别是（）、（）和（）。23、PN结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（）。24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（）和（）。问答与计算题1、简要叙述PN结空间电荷区的形成过程。2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？3、什么叫突变结？什么叫单边突变结？什么叫线性缓变结？分别画出上述各种PN结的杂质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。4、PN结势垒区的宽度与哪些因素有关？5、写出PN结反向饱和电流I0的表达式，并对影响I0的各种因素进行讨论。6、PN结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？7、什么是小注入条件？什么是大注入条件？写出小注入条件和大注入条件下的结定律，并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN结的雪崩击穿电压？9、简要叙述PN结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。10、当把PN结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN结与理想开关相比有哪些差距？引起PN结反向恢复过程的主要原因是什么？11、某突变PN结的ND=1.5×1015cm-3,NA=1.5×1018cm-3，试问Jdp是Jdn的多少倍？12、已知某PN结的反向饱和电流为Io=10-12A，试分别求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的PN结扩散电流。13、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场EC=3.5×105Vcm-1，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度xdB=8.57μm，求该PN结的雪崩击穿电压VB。若对该PN结外加|V|=0.25VB的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？14、某突变结的内建电势Vbi=0.7V，当外加电压V=0.3V时的势垒电容与扩散电容分别是2pF和2×10-4pF，试求当外加电压V=0.6V时的势垒电容与扩散电容分别是多少？15、某硅突变结的nA=1×1016cm-3，nD=5×1016cm-3，试计算平衡状态下的(1)内建电势Vbi；(2)P区耗尽区宽度xp、N区耗尽区宽度xn及总的耗尽区宽度xD；(3)最大电场强度εmax。16、某单边突变结在平衡状态时的势垒区宽度为xD0，试求外加反向电压应为内建电势Vbi的多少倍时，才能使势垒区宽度分别达到2xd0和3xd0。17、一块同一导电类型的半导体，当掺杂浓度不均匀时，也会存在内建电场和内建电势。设一块N型硅的两个相邻区域的施主杂质浓度分别为nD1和nD2，试推导出这两个区域之间的内建电势公式。如果nD1=1×1020cm-3，nD2=1×1016cm-3，则室温下内建电势为多少？18、试推导出杂质浓度为指数分布N=N0exp(-x/l)的中性区的内建电场表达式。若某具有这种杂质浓度分布的硅的表面杂质浓度为1018cm-3，λ=0.4μm，试求其内建电场的大小。再将此电场与某突变PN结的耗尽区中最大电场作比较，该突变PN结的nA=1018cm-3，nD=1015cm-3。19、试证明在一个P区电导率σp远大于N区电导率σn的PN结中，当外加正向电压时空穴电流远大于电子电流。20、某P+N-N+结的雪崩击穿临界电场εc为32V/μm，当N-区的长度足够长时，击穿电压VB为144V。试求当N-区的长度缩短为3μm时的击穿电压为多少？21、已知某硅单边突变结的内建电势为0.6V，当外加反向电压为3.0V时测得势垒电容为10pF，试计算当外加0.2V正向电压时的势垒电容。22、某PN结当正向电流为10mA时，室温下的小信号电导与小信号电阻各为多少？当温度为100°C时它们的值又为多少？23、某单边突变P+N结的N区杂质浓度nD=1016cm-3，N区少子扩散长度Lp=10μm，结面积A=0.01cm2，外加0.6V的正向电压。试计算当N区厚度分别为100μm和3μm时存储在N区中的非平衡少子的数目。