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》电气技术类 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. 半导体的导电特性主要由_____决定（ ） A. 温度 B. 杂质浓度 C. 光照 D. 以上都是 【答案】D 【解析】半导体的导电特性受温度、杂质浓度和光照等因素影响。所以选择D选项。 2. 当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量会（ ） A. 同时增加 B. 同时减少 C. 增减难以确定 D. 不变 【答案】A 【解析】温度升高时，本征半导体获得的热能增加，价电子更容易挣脱共价键束缚，产生更多的自由电子和空穴。电子和空穴成对产生，因此两者的数量会同时增加，选A。 3. 对于半导体材料，若______，则导电能力减弱。（ ） A. 以上都是 B. 掺杂金属元素 C. 增大环境光照强度 D. 环境温度降低 【答案】D 【解析】降低环境温度时，半导体中载流子的热运动减弱，自由电子和空穴的数量减少，导电能力减弱。掺杂通常会增加载流子数量，增强导电能力；增大光照强度通常会产生更多光生载流子，增强导电能力。因此选A。 4. 纯净半导体中，参与导电的载流子是（ ） A. 自由电子和空穴 B. 正离子和负离子 C. 自由电子和正离子 D. 空穴和负离子 【答案】A 【解析】纯净半导体中没有掺入杂质，载流子主要由自由电子和空穴组成。正、负离子属于固定的晶格组成部分，不能作为主要载流子参与定向运动。 5. 在室温下，N型半导体中的多数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 正离子 D. 负离子 【答案】B 【解析】N型半导体掺入施主杂质后，自由电子数量显著增加，因此自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。正、负离子不能作为主要的自由载流子运动。 6. 将P型半导体和N型半导体紧密结合后，在交界面附近形成的特殊区域称为（ ） A. 耗尽层 B. 导电层 C. 放大区 D. 截止层 【答案】A 【解析】P型和N型半导体接触后，交界面附近的多数载流子发生扩散和复合，留下不能自由移动的离子，形成载流子很少的耗尽层。放大区和截止区是晶体管的工作状态，不是PN结交界面区域的名称。 7. P型半导体是利用半导体的______制成的。（ ） A. 导电性 B. 热敏性 C. 掺杂性 D. 光敏性 【答案】C 【解析】在纯净半导体中掺入适量三价杂质元素，可形成以空穴为多数载流子的P型半导体。因此，P型半导体是利用半导体的掺杂性制成的，选A。 8. 半导体的导电特性在实际应用中比较广泛，比如航标灯的自动控制是根据半导体的______特性制成的。（ ） A. 热敏性 B. 光敏性 C. 掺杂性 D. 单向导电性 【答案】B 【解析】航标灯的自动控制需要根据光照强弱自动实现开、关控制，利用的是半导体材料受光照影响而导电能力发生变化的光敏性。因此选B。 9. 要使PN结处于正向偏置状态，应将电源正极接在（ ） A. 耗尽层一侧 B. N区一侧 C. P区一侧 D. 任意一侧均可 【答案】C 【解析】PN结正向偏置时，外加电源的正极接P区，负极接N区，这样可减小势垒和耗尽层宽度，使多数载流子容易通过PN结。正极接N区时属于反向偏置。 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. 温度升高时，本征半导体的导电能力会（ ）​ A. 先增强后减弱​​ B. 减弱​ C. 不变​ D. 增强​ 【答案】D 【解析】温度升高时，本征半导体中由热激发产生的自由电子和空穴数量增加，载流子浓度增大，所以半导体的导电能力增强，选A。 12. 在本征半导体中，自由电子浓度（ ）空穴浓度。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 不能确定 【答案】C 【解析】本征半导体是一种纯净的半导体材料。在晶体结构中，本征半导体中几乎不掺杂其他元素或化学物质。 13. N型半导体中多数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 电子和空 D. 带正电的电子 【答案】B 【解析】N型半导体是在纯净半导体中掺入五价杂质形成的，主要提供能够自由运动的电子。因此N型半导体的多数载流子是自由电子，选B。 14. 在纯净的半导体中加入______价的______可以得到N型半导体。（ ） A. 3，硼 B. 5，硼 C. 3，磷 D. 5，磷 【答案】D 【解析】N型半导体是在硅或锗的本征半导体中加入5价磷或砷得到的。 15. 半导体掺入杂质后，其导电能力会（ ） A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 丧失 【答案】A 【解析】半导体掺入适量杂质后，会增加自由电子或空穴的数量，载流子浓度提高，从而使半导体的导电能力增强。因此选A。 16. 纯净半导体掺入五价元素后成为（ ） A. N型半导体 B. P型半导体 C. 本征半导体 D. PN结 【答案】A 【解析】在纯硅基础上，掺杂5价元素（外围电子5个）比如磷、砷等的称为N型半导体。掺杂3价元素比如硼、铝、铟的称为P型半导体。 17. 结加正向电压时，空间电荷区将（ ） A. 基本不变 B. 变窄 C. 变宽 D. 无法确定 【答案】B 【解析】PN结加正向电压时，外加电场方向与内电场方向相反，削弱了内电场，降低了势垒高度，使多数载流子更容易通过结区。因此空间电荷区的宽度减小，选A。 18. 当温度不变，PN结的反向电压增大时，将导致（ ） A. 空间电荷区不变，反向电流减小 B. 空间电荷区变窄，反向电流减小 C. 空间电荷区变宽，反向电流基本不变 D. 空间电荷区和反向电流均保持不变 【答案】C 【解析】PN结反向电压增大时，外加电场与内电场同向，空间电荷区中的电场增强，空间电荷区宽度变宽。在温度不变且未发生击穿时，反向电流主要由少数载流子形成，其大小基本不随反向电压变化。因此选C。 19. PN 结形成过程中，扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度（ ）​ A. 逐渐增大​ B. 逐渐减小​ C. 保持不变​ D. 周期性变化​ 【答案】C 【解析】PN结形成过程中，多数载流子的扩散运动使空间电荷区逐渐形成并扩大，同时产生的内电场引起漂移运动。当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度保持稳定不变，选C。 20. PN 结加正向电压时，空间电荷区会（ ）​ A. 变宽​ B. 变窄​ C. 宽度不变​ D. 消失​​ 【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，空间电荷区中的载流子增多，空间电荷区宽度减小。因此选B。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 半导体的导电能力通常会随温度升高而增强。（ ） 【答案】正确 【解析】温度升高时，半导体内部获得能量的价电子增多，产生的自由电子和空穴数量增加，因此导电能力通常增强。 22. 本征半导体的导电性能强于杂质半导体。（ ） 【答案】错误 【解析】本征半导体中的载流子数量较少，导电能力较弱。掺杂后可显著增加自由电子或空穴的数量，使杂质半导体的导电能力通常强于本征半导体。因此题干说法错误。 23. 在外电场作用下，半导体中同时出现电子电流和空穴电流。（ ） 【答案】正确 【解析】电场使得电子和空穴获得能量，加速了它们的定向运动，减少了它们在材料内部复合的机会。而且，外电场还可以从半导体的其他区域或者接触的电极处吸引更多的载流子进入电场作用区域，从而增强了电子电流和空穴电流。 24. P、N型半导体都是纯净的半导体。（ ） 【答案】错误 【解析】P、N型半导体是在纯净半导体中加入了及其微量的杂质元素得到的，所以是杂质半导体。 25. PN结加反向电压时，耗尽层宽度通常会减小，反向电流随之明显增大。（ ） 【答案】错误 【解析】PN结加反向电压时，耗尽层宽度通常会增大，少数载流子形成的反向电流较小。只有当反向电压达到击穿条件时，反向电流才会急剧增大。 26. 目前大部分遥控装置是应用半导体的热敏性来实现控制的。（ ） 【答案】错误 【解析】大部分遥控装置利用的是半导体的光敏性，通常通过红外光接收器接收遥控信号并实现控制，而不是利用热敏性。因此题干说法错误。 27. 在同一块半导体材料中，掺入不同类型的杂质，可以改变其多数载流子的类型。（ ） 【答案】正确 【解析】掺入施主杂质可形成N型半导体，使自由电子成为多数载流子；掺入受主杂质可形成P型半导体，使空穴成为多数载流子。因此，杂质类型能够改变多数载流子的类型。 28. P型半导体中多数载流子是空穴，所以P型半导体带正电。（ ） 【答案】错误 【解析】P型半导体中空穴是多数载流子，但空穴只是主要参与导电的载流子，并不意味着整个半导体带正电。材料中正、负电荷总量在宏观上保持平衡，因此P型半导体整体呈电中性。题干说法错误。 29. 因为P型半导体多数载流子是带正电的空穴，所以P型半导体呈正电性。（ ） 【答案】错误 【解析】空穴是带正电的等效载流子，但P型半导体中还存在带负电的受主离子以及其他电荷，整体电荷保持平衡。多数载流子为正，不等于半导体整体带正电，P型半导体宏观上仍呈电中性。因此题干说法错误。 30. 将一个N型半导体和一个P型半导体背靠背，就可以得到一只二极管。（ ） 【答案】错误 【解析】二极管内部核心结构是一个PN结，PN结需要特殊的工艺才能得到。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 比较本征半导体与杂质半导体在材料组成、载流子数量关系和导电能力方面的主要区别。 【答案】（1）本征半导体是由纯净半导体材料组成的，杂质半导体是在本征半导体中掺入适量特定杂质制成的。（2）本征半导体中自由电子和空穴均为主要载流子，且数量相等；杂质半导体中电子和空穴的数量通常不相等，其中一种为多数载流子，另一种为少数载流子。（3）杂质半导体的导电能力通常高于本征半导体，并可通过掺入杂质的种类控制半导体的导电类型。 【解析】本题考查本征半导体与杂质半导体的基本特征。比较时应从材料组成、载流子数量关系及导电能力三个方面展开，其中杂质半导体的多数载流子类型由掺入杂质的种类决定。 32. 说明PN结形成后，扩散运动和漂移运动如何达到动态平衡，并指出耗尽层的主要特点。 【答案】（1）P区的空穴向N区扩散，N区的自由电子向P区扩散，扩散到对方区域的载流子在交界面附近复合。（2）交界面附近的自由载流子逐渐减少，留下不能移动的受主离子和施主离子，形成耗尽层。（3）耗尽层中的固定离子产生内电场，内电场促使少数载流子漂移，并阻碍多数载流子的继续扩散。（4）当载流子的扩散运动和漂移运动相互平衡时，耗尽层宽度和内电场强度基本保持稳定。 【解析】PN结形成后，载流子的扩散使交界面附近形成固定离子和内电场，内电场产生的漂移运动方向与扩散运动相反。随着内电场增强，两种运动最终达到动态平衡，耗尽层因此保持相对稳定。 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，因此空间电荷区内的内电场方向为从N区指向P区，即由正电荷指向负电荷。内电场的主要作用有两个：一是对多数载流子的扩散运动起阻碍作用，阻止P区空穴继续向N区扩散以及N区自由电子继续向P区扩散；二是对少数载流子产生漂移作用，推动P区少数载流子电子向N区运动，推动N区少数载流子空穴向P区运动。当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，PN结处于平衡状态。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某电子元件生产线采用硅材料制作PN结：在同一块本征硅片的一侧掺入硼元素，形成P型区域；另一侧掺入磷元素，形成N型区域。两区域接触后，载流子发生扩散，最终形成稳定的PN结。 【答案】（1）P型区域的多数载流子为空穴，N型区域的多数载流子为自由电子。 （2）接触初期，N型区域的自由电子向P型区域扩散，P型区域的空穴向N型区域扩散；扩散后结区附近留下不能自由移动的带电杂质离子，形成空间电荷区，即耗尽层。 （3）耗尽层内形成由N区指向P区的内电场，内电场产生与载流子扩散方向相反的漂移作用。当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，PN结内部不再出现载流子的宏观净扩散。 【解析】（1）三价硼掺入硅中形成空穴，五价磷掺入硅中形成自由电子。（2）多数载流子相互扩散并在结区复合，留下带电杂质离子，形成耗尽层和内电场。（3）内电场产生反向漂移作用，最终与扩散作用平衡。 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 $ 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》电气技术类 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. 半导体的导电特性主要由_____决定（ ） A. 温度 B. 杂质浓度 C. 光照 D. 以上都是 2. 当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量会（ ） A. 同时增加 B. 同时减少 C. 增减难以确定 D. 不变 3. 对于半导体材料，若______，则导电能力减弱。（ ） A. 以上都是 B. 掺杂金属元素 C. 增大环境光照强度 D. 环境温度降低 4. 纯净半导体中，参与导电的载流子是（ ） A. 自由电子和空穴 B. 正离子和负离子 C. 自由电子和正离子 D. 空穴和负离子 5. 在室温下，N型半导体中的多数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 正离子 D. 负离子 6. 将P型半导体和N型半导体紧密结合后，在交界面附近形成的特殊区域称为（ ） A. 耗尽层 B. 导电层 C. 放大区 D. 截止层 7. P型半导体是利用半导体的______制成的。（ ） A. 导电性 B. 热敏性 C. 掺杂性 D. 光敏性 8. 半导体的导电特性在实际应用中比较广泛，比如航标灯的自动控制是根据半导体的______特性制成的。（ ） A. 热敏性 B. 光敏性 C. 掺杂性 D. 单向导电性 9. 要使PN结处于正向偏置状态，应将电源正极接在（ ） A. 耗尽层一侧 B. N区一侧 C. P区一侧 D. 任意一侧均可 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. 温度升高时，本征半导体的导电能力会（ ）​ A. 先增强后减弱​​ B. 减弱​ C. 不变​ D. 增强​ 12. 在本征半导体中，自由电子浓度（ ）空穴浓度。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 不能确定 13. N型半导体中多数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 电子和空 D. 带正电的电子 14. 在纯净的半导体中加入______价的______可以得到N型半导体。（ ） A. 3，硼 B. 5，硼 C. 3，磷 D. 5，磷 15. 半导体掺入杂质后，其导电能力会（ ） A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 丧失 16. 纯净半导体掺入五价元素后成为（ ） A. N型半导体 B. P型半导体 C. 本征半导体 D. PN结 17. 结加正向电压时，空间电荷区将（ ） A. 基本不变 B. 变窄 C. 变宽 D. 无法确定 18. 当温度不变，PN结的反向电压增大时，将导致（ ） A. 空间电荷区不变，反向电流减小 B. 空间电荷区变窄，反向电流减小 C. 空间电荷区变宽，反向电流基本不变 D. 空间电荷区和反向电流均保持不变 19. PN 结形成过程中，扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度（ ）​ A. 逐渐增大​ B. 逐渐减小​ C. 保持不变​ D. 周期性变化​ 20. PN 结加正向电压时，空间电荷区会（ ）​ A. 变宽​ B. 变窄​ C. 宽度不变​ D. 消失​​ 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 半导体的导电能力通常会随温度升高而增强。（ ） 22. 本征半导体的导电性能强于杂质半导体。（ ） 23. 在外电场作用下，半导体中同时出现电子电流和空穴电流。（ ） 24. P、N型半导体都是纯净的半导体。（ ） 25. PN结加反向电压时，耗尽层宽度通常会减小，反向电流随之明显增大。（ ） 26. 目前大部分遥控装置是应用半导体的热敏性来实现控制的。（ ） 27. 在同一块半导体材料中，掺入不同类型的杂质，可以改变其多数载流子的类型。（ ） 28. P型半导体中多数载流子是空穴，所以P型半导体带正电。（ ） 29. 因为P型半导体多数载流子是带正电的空穴，所以P型半导体呈正电性。（ ） 30. 将一个N型半导体和一个P型半导体背靠背，就可以得到一只二极管。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 比较本征半导体与杂质半导体在材料组成、载流子数量关系和导电能力方面的主要区别。 32. 说明PN结形成后，扩散运动和漂移运动如何达到动态平衡，并指出耗尽层的主要特点。 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. 某电子元件生产线采用硅材料制作PN结：在同一块本征硅片的一侧掺入硼元素，形成P型区域；另一侧掺入磷元素，形成N型区域。两区域接触后，载流子发生扩散，最终形成稳定的PN结。 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 $