第1卷 半导体二极管基础——半导体特性与PN结 山东省（春季高考）《电子技术基础》（劳保版·第6版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第1卷 半导体二极管基础——半导体特性与PN结 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 半导体材料的导电能力通常具有的特点是（ ） A. A. 始终低于绝缘材料且基本不发生变化 B. B. 介于导体和绝缘体之间并随条件改变 C. C. 始终高于金属材料且随电压不变 D. D. 只由材料长度决定且不受温度影响 2. 哪种电子元器件的阻值会随着光照强度变化（ ） A. 热敏电阻 B. 压敏电阻 C. 光敏电阻 D. 湿敏电阻 3. 半导体受光照后，其导电能力会（ ）。 A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 丧失 4. 下列对物质的分类说法错误的是（ ） A. 物质按照导电能力强弱可以分为导体、绝缘体、半导体。 B. 导体的导电能力最强。 C. 半导体的导电能力最弱。 D. 绝缘体能够良好地隔绝电流。 5. 一般来说，本征半导体的导电能力______，当掺入某些适当微量元素后其导电能力______。（ ） A. 很强，更强 B. 很弱，很高 C. 很强，降低 D. 很弱，更弱 6. 半导体中空穴和自由电子数目相等，这样的半导体称为（ ） A. P型半导体 B. N型半导体 C. 本征半导体 D. 掺杂半导体 7. 杂质半导体中少数载流子的浓度______本征半导体中载流子浓度。（ ） A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法比较 8. （单选）N型半导体中的多数载流子是（ ） A. 自由电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 9. P型半导体是（ ） A. 纯净半导体 B. 掺杂半导体 C. 带正电的 D. 带负电的 10. 某一集成电路的引脚如图所示，则1脚是（ ） A. a B. b C. c D. d 11. 在本征半导体中加入少量的五价元素后，可形成（ ） A. P型半导体，其少子为自由电子 B. N型半导体，其多子为空穴 C. P型半导体，其少子为空穴 D. N型半导体，其多子为自由电子 12. 在P型半导体中（ ） A. 无法确定 B. 没有电子 C. 空穴的数量略多于电子 D. 空穴是多数载流子，电子是少数载流子 13. P型半导体中，多数载流子和少数载流子分别是（ ） A. 负离子、正离子 B. 电子、空穴 C. 正离子、负离子 D. 空穴、电子 14. PN结形成稳定状态后，空间电荷区内主要存在的是（ ） A. 不能自由移动的正、负离子 B. 能够自由移动的电子和空穴 C. 能够自由移动的电子与固定负离子 D. 能够自由移动的空穴与固定正离子 15. P型半导体中的多数载流子是（ ） A. 自由电子 B. 空穴 C. 三价杂质原子 D. 三价杂质离子 16. PN结形成的过程中，多数载流子的运动是（ ） A. 扩散 B. 漂移 C. 随机 D. 以上都不是 17. PN结在无外加电压时，扩散电流与漂移电流的关系是（ ） A. 扩散电流大于漂移电流 B. 扩散电流小于漂移电流 C. 扩散电流等于漂移电流 D. 两者无固定关系 18. 关于PN结内电场的描述，错误的是（ ） A. 内电场方向由N区指向P区 B. 内电场是扩散运动的结果（空间电荷产生） C. 内电场会阻碍多数载流子的扩散运动 D. 内电场会阻碍少数载流子的漂移运动 19. 在PN结外加正向电压时，扩散电流______漂移电流，当PN结外加反向电压时，扩散电流______漂移电流。 （ ） A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于 20. PN结两端加正向电压时，其正向电流是______而成。（ ） A. 多子扩散 B. 少子扩散 C. 少子漂移 D. 多子漂移 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. N型半导体中主要参与导电的是带负电的自由电子，所以N型半导体带负电。（ ） 22. PN结中，扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区仍然存在内电场。（ ） 23. 在半导体内部，型半导体只有电子是载流子。（ ） 24. 本征半导体内部没有空穴和自由电子。（ ） 25. 少数载流子是自由电子的半导体称为P型半导体。（ ） 26. N型半导体中的多数载流子是电子，电子带负电，因此N型半导体带负电。（ ） 27. PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） 28. 简单地把一块P型半导体和一块N型半导体接触在一起就能形成PN结。（ ） 29. PN结的单向导电特性是由于P区和N区的载流子浓度差异造成的。（ ） 30. 把一块P型半导体和一块N型半导体紧紧结合在一起，在结合处就能形成一个PN结。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述PN结的形成过程，并说明空间电荷区的主要特点。 32. 比较PN结正向偏置和反向偏置时的工作特点。 33. PN结的内电场方向是怎样的？它有哪些作用？ 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 在半导体器件生产实训中，技术人员以高纯硅为基片，在基片一侧掺入五价磷元素，制成一类半导体；在另一侧掺入三价硼元素，制成另一类半导体。两类区域交界后形成半导体器件的核心结构。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第1卷 半导体二极管基础——半导体特性与PN结 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 半导体材料的导电能力通常具有的特点是（ ） A. A. 始终低于绝缘材料且基本不发生变化 B. B. 介于导体和绝缘体之间并随条件改变 C. C. 始终高于金属材料且随电压不变 D. D. 只由材料长度决定且不受温度影响 【答案】B 【解析】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，并且会受到温度、光照和杂质等因素的影响而改变。其他选项分别错误地否定了半导体导电能力的可变性或夸大了其导电性能。 2. 哪种电子元器件的阻值会随着光照强度变化（ ） A. 热敏电阻 B. 压敏电阻 C. 光敏电阻 D. 湿敏电阻 【答案】C 【解析】光敏电阻的阻值会随着光照强度的变化而变化。热敏电阻的阻值随温度变化；压敏电阻的阻值随电压变化；湿敏电阻的阻值随湿度变化。所以选择 C 选项。 3. 半导体受光照后，其导电能力会（ ）。 A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 丧失 【答案】A 【解析】半导体受光照后，其导电能力会增强。原因如下：当光子能量大于半导体禁带宽度时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，同时在价带中留下自由空穴，从而产生了非平衡载流子，使半导体中的载流子浓度增加，进而导致材料的导电能力增强。 4. 下列对物质的分类说法错误的是（ ） A. 物质按照导电能力强弱可以分为导体、绝缘体、半导体。 B. 导体的导电能力最强。 C. 半导体的导电能力最弱。 D. 绝缘体能够良好地隔绝电流。 【答案】C 【解析】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。 5. 一般来说，本征半导体的导电能力______，当掺入某些适当微量元素后其导电能力______。（ ） A. 很强，更强 B. 很弱，很高 C. 很强，降低 D. 很弱，更弱 【答案】B 【解析】本征半导体中没有掺入杂质，载流子浓度较低，因此导电能力很弱。掺入适当的微量杂质后，可以显著增加自由电子或空穴的浓度，使载流子数目增多，导电能力明显提高。因此选B。 6. 半导体中空穴和自由电子数目相等，这样的半导体称为（ ） A. P型半导体 B. N型半导体 C. 本征半导体 D. 掺杂半导体 【答案】C 【解析】本征半导体是纯净半导体，在一定温度下由热激发产生的自由电子和空穴成对出现，因此两者数目相等。掺杂半导体中电子和空穴的浓度通常不相等。因此选C。 7. 杂质半导体中少数载流子的浓度______本征半导体中载流子浓度。（ ） A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法比较 【答案】C 【解析】杂质半导体中，由于掺杂产生了多数载流子，多数载流子浓度明显增加。根据热平衡条件，少数载流子浓度会相应降低；在相同温度下，杂质半导体的少数载流子浓度小于本征半导体中电子、空穴的浓度。因此选C。 8. （单选）N型半导体中的多数载流子是（ ） A. 自由电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 【答案】A 【解析】N型半导体是掺入五价杂质形成的半导体，五价杂质能够提供容易成为自由电子的价电子，因此自由电子浓度较高，是多数载流子；空穴是少数载流子。正离子和负离子不是该题所指的主要载流子。因此选A。 9. P型半导体是（ ） A. 纯净半导体 B. 掺杂半导体 C. 带正电的 D. 带负电的 【答案】B 【解析】纯净半导体掺杂之后区分N型或P型半导体。 10. 某一集成电路的引脚如图所示，则1脚是（ ） A. a B. b C. c D. d 【答案】C 11. 在本征半导体中加入少量的五价元素后，可形成（ ） A. P型半导体，其少子为自由电子 B. N型半导体，其多子为空穴 C. P型半导体，其少子为空穴 D. N型半导体，其多子为自由电子 【答案】D 【解析】五价杂质原子比硅多一个价电子，掺入本征半导体后容易提供自由电子，形成N型半导体。N型半导体的多数载流子是自由电子，少数载流子是空穴。因此选B。 12. 在P型半导体中（ ） A. 无法确定 B. 没有电子 C. 空穴的数量略多于电子 D. 空穴是多数载流子，电子是少数载流子 【答案】D 【解析】P型半导体由掺入三价杂质形成，三价杂质使晶体中产生空穴。空穴浓度较高，是多数载流子；自由电子浓度较低，是少数载流子。因此选A。 13. P型半导体中，多数载流子和少数载流子分别是（ ） A. 负离子、正离子 B. 电子、空穴 C. 正离子、负离子 D. 空穴、电子 【答案】D 【解析】P型半导体中，三价杂质造成空穴浓度增加，所以空穴是多数载流子；自由电子浓度相对较低，是少数载流子。因此选A。 14. PN结形成稳定状态后，空间电荷区内主要存在的是（ ） A. 不能自由移动的正、负离子 B. 能够自由移动的电子和空穴 C. 能够自由移动的电子与固定负离子 D. 能够自由移动的空穴与固定正离子 【答案】A 【解析】PN结形成后，多数载流子扩散并复合，交界处留下不能自由移动的受主负离子和施主正离子，形成空间电荷区。该区域内自由载流子很少，主要由固定的正、负离子构成。 15. P型半导体中的多数载流子是（ ） A. 自由电子 B. 空穴 C. 三价杂质原子 D. 三价杂质离子 【答案】B 【解析】P型半导体中的主要导电载流子是空穴，空穴浓度高于自由电子浓度，因此空穴是多数载流子。三价杂质原子或杂质离子不是载流子。因此选B。 16. PN结形成的过程中，多数载流子的运动是（ ） A. 扩散 B. 漂移 C. 随机 D. 以上都不是 【答案】A 【解析】在PN结形成过程中，多数载流子的运动是扩散。所以选择A选项。 17. PN结在无外加电压时，扩散电流与漂移电流的关系是（ ） A. 扩散电流大于漂移电流 B. 扩散电流小于漂移电流 C. 扩散电流等于漂移电流 D. 两者无固定关系 【答案】C 【解析】PN结无外加电压并达到热平衡时，载流子的扩散运动和漂移运动同时存在。扩散电流由载流子浓度差引起，漂移电流由内电场引起，二者方向相反、大小相等，净电流为零。因此选C。 18. 关于PN结内电场的描述，错误的是（ ） A. 内电场方向由N区指向P区 B. 内电场是扩散运动的结果（空间电荷产生） C. 内电场会阻碍多数载流子的扩散运动 D. 内电场会阻碍少数载流子的漂移运动 【答案】D 【解析】PN结形成过程中，多数载流子扩散后在耗尽层内留下带正电的施主离子和带负电的受主离子，由此形成内电场，方向由N区指向P区。内电场阻碍多数载流子的扩散运动，但会推动少数载流子进行漂移运动。因此“内电场会阻碍少数载流子的漂移运动”错误，选D。 19. 在PN结外加正向电压时，扩散电流______漂移电流，当PN结外加反向电压时，扩散电流______漂移电流。 （ ） A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于 【答案】B 【解析】PN结加正向电压时，外加电场削弱内电场，势垒降低，扩散运动增强，扩散电流大于漂移电流。PN结加反向电压时，内电场增强，扩散运动受到抑制，扩散电流小于由少数载流子形成的漂移电流。因此选B。 20. PN结两端加正向电压时，其正向电流是______而成。（ ） A. 多子扩散 B. 少子扩散 C. 少子漂移 D. 多子漂移 【答案】A 【解析】如果将PN结加正向电压，即P区接正极，N区接负极。由于外加电压的电场方向和PN结内电场方向相反。 在外电场的作用下，内电场将会被削弱，使得阻挡层变窄，扩散运动因此增强。 这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过PN结，形成较大的扩散电流，称为正向电流。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. N型半导体中主要参与导电的是带负电的自由电子，所以N型半导体带负电。（ ） 【答案】错误 【解析】N、P型半导体对外都呈电中性。 22. PN结中，扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区仍然存在内电场。（ ） 【答案】正确 【解析】P区和N区载流子的扩散会形成空间电荷区，并建立由N区指向P区的内电场。达到动态平衡后，扩散运动和漂移运动相互抵消，但空间电荷区及其内电场仍然存在。 23. 在半导体内部，型半导体只有电子是载流子。（ ） 【答案】错误 【解析】N型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。电子和空穴都能在外电场作用下定向运动并形成电流，都是载流子。因此“N型半导体只有电子是载流子”的说法错误。 24. 本征半导体内部没有空穴和自由电子。（ ） 【答案】错误 【解析】本征半导体虽然没有掺入杂质，但在一定温度下会发生热激发，使价带中的部分电子跃迁成为自由电子，同时在原位置留下空穴。因此本征半导体内部同时存在自由电子和空穴，题干说法错误。 25. 少数载流子是自由电子的半导体称为P型半导体。（ ） 【答案】正确 【解析】P型半导体掺入了三价元素，所以空穴较多，即多子是空穴，少子是自由电子。 26. N型半导体中的多数载流子是电子，电子带负电，因此N型半导体带负电。（ ） 【答案】错误 【解析】N型半导体中自由电子是多数载流子，但掺入五价杂质后，施主原子失去电子成为带正电的施主离子，晶体整体仍满足电中性条件。多数载流子带负电不等于整个N型半导体带负电，因此题干说法错误。 27. PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） 【答案】正确 【解析】PN结在无光照、无外加电压并处于热平衡时，扩散运动产生的扩散电流与内电场作用下的漂移电流大小相等、方向相反，二者相互抵消，因而结的净电流为零。因此题干说法正确。 28. 简单地把一块P型半导体和一块N型半导体接触在一起就能形成PN结。（ ） 【答案】错误 【解析】PN结不是简单把P型半导体和N型半导体机械接触即可形成。需要在同一块连续半导体材料中形成P型区域和N型区域，并在交界处发生载流子扩散、复合，形成耗尽层和内电场，才能构成具有PN结特性的结构。因此题干说法错误。 29. PN结的单向导电特性是由于P区和N区的载流子浓度差异造成的。（ ） 【答案】正确 【解析】P区和N区载流子浓度不同，使多数载流子在交界处发生扩散，形成空间电荷区和内电场。内电场对正向和反向偏置下的载流子运动产生不同影响，使PN结表现出单向导电特性。因此在基础理论范围内，题干说法正确。 30. 把一块P型半导体和一块N型半导体紧紧结合在一起，在结合处就能形成一个PN结。（ ） 【答案】错误 【解析】把P型半导体和N型半导体紧密结合，并不一定就能形成具有良好单向导电特性的PN结。PN结通常要求P区和N区在连续晶体材料中形成清晰、连续的交界面，使载流子能够发生扩散和复合，并建立耗尽层及内电场。因此题干说法错误。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述PN结的形成过程，并说明空间电荷区的主要特点。 【答案】（1）P型半导体和N型半导体接触后，P区的空穴向N区扩散，N区的自由电子向P区扩散并复合。（2）结区附近因载流子复合而留下不能移动的离子，形成空间电荷区。（3）空间电荷区内形成由N区指向P区的内电场，该电场阻碍多数载流子的继续扩散。 【解析】PN结的形成是载流子扩散、复合和内电场建立共同作用的结果。空间电荷区中自由载流子较少，存在内电场和势垒，因而具有阻碍多数载流子扩散的作用。 32. 比较PN结正向偏置和反向偏置时的工作特点。 【答案】（1）正向偏置时，P区接电源正极，N区接电源负极，外电场削弱内电场，势垒降低，空间电荷区变窄，正向电流较大。（2）反向偏置时，P区接电源负极，N区接电源正极，外电场增强内电场，势垒升高，空间电荷区变宽，只有很小的反向电流。（3）反向电压增大到一定程度时，PN结可能发生击穿，反向电流会明显增大。 【解析】正、反向偏置的区别在于外加电场对PN结内电场和势垒的影响不同。正向偏置有利于多数载流子通过，反向偏置抑制多数载流子通过，超过击穿条件后会出现明显的反向导电现象。 33. PN结的内电场方向是怎样的？它有哪些作用？ 【答案】内电场方向为从N区指向P区（由正电荷指向负电荷）。主要作用：（1）阻碍作用：阻止P区空穴、N区自由电子（多数载流子）继续扩散；（2）推动作用：推动P区少数载流子（自由电子）向N区漂移，推动N区少数载流子（空穴）向P区漂移。 【解析】PN结形成时，P区的多数载流子空穴向N区扩散，N区的多数载流子自由电子向P区扩散。扩散后，N区一侧留下带正电的施主离子，P区一侧留下带负电的受主离子，由此形成空间电荷区和内电场。内电场方向由N区指向P区，即由正电荷区域指向负电荷区域。内电场一方面阻碍P区空穴和N区自由电子等多数载流子的继续扩散，另一方面推动P区少数载流子自由电子向N区漂移、N区少数载流子空穴向P区漂移，最终使扩散运动与漂移运动达到动态平衡。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 在半导体器件生产实训中，技术人员以高纯硅为基片，在基片一侧掺入五价磷元素，制成一类半导体；在另一侧掺入三价硼元素，制成另一类半导体。两类区域交界后形成半导体器件的核心结构。 【答案】（1）高纯硅属于本征半导体。其载流子为自由电子和空穴，二者数量相等。 （2）掺磷硅属于N型半导体，多数载流子是自由电子；掺硼硅属于P型半导体，多数载流子是空穴。 （3）P区空穴向N区扩散，N区自由电子向P区扩散，在交界处形成由带电杂质离子组成的空间电荷区，即耗尽层。稳定后，N区一侧带正电的施主离子与P区一侧带负电的受主离子形成内电场，方向由N区指向P区，阻碍载流子继续扩散。 【解析】（1）未掺杂的纯净半导体中，电子和空穴由热激发产生且数量相等。 （2）五价杂质提供电子，三价杂质产生空穴，分别形成N型和P型半导体。 （3）载流子扩散使交界处留下固定离子，形成耗尽层和由N区指向P区的内电场，最终扩散与漂移达到平衡。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $