山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》项目一任务二 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》 项目一：常用半导体器件 任务二：二极管的结构 时间：45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2分，共40分） 1. 晶体二极管的核心部分是由哪两种半导体材料结合形成的？ A. P型半导体与N型半导体 B. 本征半导体与导体材料 C. 绝缘材料与导体材料 D. 金属材料与陶瓷材料 2. 在制造P型半导体时，通常向纯净硅材料中掺入少量哪类杂质？ A. 五价元素杂质原子 B. 三价元素杂质原子 C. 惰性气体原子 D. 金属导体原子 3. 如图发光二极管，可以从外观上判定出长引脚为此发光二极管的_____极（ ） A. 正 B. 负 C. 南 D. 北 4. PN结形成后，P区与N区交界处会出现自由载流子很少的区域，该区域称为？ A. 导电区域 B. 耗尽区域 C. 掺杂区域 D. 金属区域 5. 判断二极管极性时，有白色环的一端通常为（ ） A. 正极 B. 负极 C. 无固定极性 D. 以上都不对 6. 半导体二极管的核心是（ ）​ A. 两个电极​ B. PN 结​ C. 半导体材料​ D. 封装外壳​ 7. 如图所示为半导体二极管的结构符号，其中阳极对应的是（ ） A. 左端引线​ B. 右端引线​ C. 三角形顶点​ D. 矩形端​​ 8. 某二极管外壳上标有色环，色环所在的一端在电路连接时对应二极管的哪一极？ A. 阳极引出端 B. 阴极引出端 C. 控制引出端 D. 屏蔽引出端 9. 关于N型半导体中载流子的描述，正确的是？ A. 空穴数量多于自由电子 B. 自由电子多于空穴 C. 正离子能够自由移动 D. 负离子能够自由移动 10. 如图整流二极管，可以判断有银白色环一端为此二极管_____极（ ） A. 正 B. 负 C. 南 D. 北 11. 维修人员需判断一只未知二极管的阳极位置。若已确定其中一端为阴极，则另一端应为？ A. 阳极引出端 B. 控制引出端 C. 公共引出端 D. 屏蔽引出端 12. 在P型半导体中，对导电作用起主要作用的多数载流子是？ A. 自由电子 B. 空穴载流子 C. 固定正离子 D. 固定负离子 13. PN结两侧形成的内电场，其主要作用是？ A. 促进载流子继续扩散 B. 阻碍多数载流子扩散 C. 增加半导体掺杂浓度 D. 改变外壳材料颜色 14. 如图所示为硅二极管和锗二极管的伏安特性曲线，下列说法错误的是（ ） A. Oa为锗管的正向特性曲线，锗二极管死区电压小 B. Ob为硅管正向特性曲线，硅二极管导通压降大 C. 二极管伏安特性曲线描述加在二极管两端电压与通过二极管电流之间的关系 D. Oc为硅管反向特性曲线；Od为锗管反向特性曲线；Od的反向漏电流小于Oc 15. 下列关于晶体二极管内部结构的说法，正确的是？ A. 由一个PN结构成两个电极 B. 由两个PN结构成三个电极 C. 由三个PN结构成两个电极 D. 由金属接点构成两个电极 16. 硅材料掺入少量五价杂质后，形成N型半导体的直接原因是？ A. 产生较多可移动的空穴 B. 提供较多可移动的电子 C. 形成较多固定的正离子 D. 减少较多晶格中的原子 17. 下图给出了硅二极管和锗二极管的伏安特性曲线，其中锗二极管的特性曲线是（ ） A. AOD B. AOC C. BOC D. BOD 18. 普通半导体二极管实现基本功能的核心结构是（ ） A. P型半导体与N型半导体形成的PN结 B. 两块P型半导体形成的同型结 C. 两块N型半导体形成的同型结 D. 金属导体与绝缘材料形成的界面 19. 某轴向二极管外壳一端标有色环，该色环附近引脚通常是（ ） A. 连接P区引出的阳极端 B. 连接N区引出的阴极端 C. 连接耗尽层引出的中间端 D. 连接金属外壳的屏蔽端 20. 制作普通硅二极管时，在同一硅片相邻区域分别掺入受主杂质和施主杂质，两个区域的交界处形成（ ） A. 欧姆接触区域 B. 金属化引线区域 C. PN结区域 D. 绝缘隔离区域 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述普通PN结二极管内部P区、N区和PN结的结构组成及其基本作用。 22. 比较P型半导体与N型半导体在掺杂材料和多数载流子方面的主要区别。 23. 简述PN结中耗尽层的形成过程，并说明耗尽层内的主要特点。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某平面型二极管芯片的有效区域为长方形，长为1.5 mm，宽为1.2 mm。芯片上部P型层厚度为0.08 mm，下部N型层厚度为0.32 mm。 （1）计算芯片有效区域的面积。 （2）计算P型层与N型层构成的半导体总厚度。 （3）分别计算P型层和N型层在有效区域内的体积。 25. 某圆片式硅二极管芯片的P型扩散区半径为0.75 mm，扩散深度为0.06 mm。P型区的受主杂质浓度为2.0×1016 个/cm3，取π为3.14。 （1）计算P型扩散区的横截面积。 （2）计算P型扩散区的体积，并换算为cm3。 （3）计算该P型扩散区内受主杂质原子的数量。 26. 某轴向整流二极管采用圆柱形封装，塑封本体长度为5.0 mm，两端金属引脚的外露长度均为24.0 mm。封装本体靠近阴极的一端设有宽度为1.0 mm的色环标记。 （1）计算该二极管的总长度。 （2）计算塑封本体长度占总长度的百分比，结果保留两位小数。 （3）说明色环标记端与二极管内部N型区、外部阴极引脚的对应关系。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某电子元件生产车间加工平面型硅二极管芯片。芯片有效区域为圆形，直径为2.4 mm；在N型硅片表面形成P型扩散层，P型层深度为0.05 mm，N型基片厚度为0.35 mm。P型层的受主杂质浓度为4.0×1016 个/cm3，取π为3.14。 （1）计算芯片有效区域的PN结面积。 （2）计算P型扩散层的体积，并计算其中受主杂质原子的数量。 （3）计算P型层厚度占半导体总厚度的百分比，并说明P型层与N型层接触后形成何种关键结构，以及该结构能够实现单向导电的原因。 28. 请正确标注下列二极管或三极管引脚的名称 29. 某电子装配企业对一只硅整流二极管芯片进行来料检验。该芯片采用平面型PN结结构，PN结的有效导电区域为长方形，长度为1.8 mm，宽度为1.2 mm。规定该芯片的正向电流密度不得超过0.50 A/mm2。检测时，二极管在正向导通状态下通过的电流为0.72 A。 （1）计算该芯片PN结的有效导电面积。 （2）计算此时PN结的正向电流密度，并判断是否符合规定。 （3）说明二极管中P型半导体区和N型半导体区的多数载流子分别是什么，并分析增大PN结有效面积对允许通过正向电流的作用。 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）电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》 项目一：常用半导体器件 任务二：二极管的结构 时间：45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2分，共40分） 1. 晶体二极管的核心部分是由哪两种半导体材料结合形成的？ A. P型半导体与N型半导体 B. 本征半导体与导体材料 C. 绝缘材料与导体材料 D. 金属材料与陶瓷材料 【答案】A 【解析】晶体二极管的核心结构是PN结，由P型半导体和N型半导体经过特殊工艺结合形成。其他材料组合不能形成具有二极管基本特性的PN结。 2. 在制造P型半导体时，通常向纯净硅材料中掺入少量哪类杂质？ A. 五价元素杂质原子 B. 三价元素杂质原子 C. 惰性气体原子 D. 金属导体原子 【答案】B 【解析】向硅中掺入三价元素后，会形成以空穴为多数载流子的P型半导体。掺入五价元素则形成N型半导体。 3. 如图发光二极管，可以从外观上判定出长引脚为此发光二极管的_____极（ ） A. 正 B. 负 C. 南 D. 北 【答案】A 【解析】对于发光二极管而言，长引脚为其正极。 4. PN结形成后，P区与N区交界处会出现自由载流子很少的区域，该区域称为？ A. 导电区域 B. 耗尽区域 C. 掺杂区域 D. 金属区域 【答案】B 【解析】P区空穴和N区自由电子在交界处扩散并复合，使交界附近的自由载流子减少，形成耗尽区。耗尽区是PN结产生单向导电特性的结构基础。 5. 判断二极管极性时，有白色环的一端通常为（ ） A. 正极 B. 负极 C. 无固定极性 D. 以上都不对 【答案】B 【解析】有白色环的一端通常为负极。所以选择 B 选项。 6. 半导体二极管的核心是（ ）​ A. 两个电极​ B. PN 结​ C. 半导体材料​ D. 封装外壳​ 【答案】B 【解析】半导体二极管的核心结构是PN结。PN结具有单向导电特性，是二极管实现整流等功能的基础，故选B。 7. 如图所示为半导体二极管的结构符号，其中阳极对应的是（ ） A. 左端引线​ B. 右端引线​ C. 三角形顶点​ D. 矩形端​​ 【答案】A 8. 某二极管外壳上标有色环，色环所在的一端在电路连接时对应二极管的哪一极？ A. 阳极引出端 B. 阴极引出端 C. 控制引出端 D. 屏蔽引出端 【答案】B 【解析】常用整流二极管的外壳色环用于标识阴极，便于安装和检测时辨认极性。二极管通常只有阳极和阴极两个引出端。 9. 关于N型半导体中载流子的描述，正确的是？ A. 空穴数量多于自由电子 B. 自由电子多于空穴 C. 正离子能够自由移动 D. 负离子能够自由移动 【答案】B 【解析】N型半导体掺入五价杂质后，多余的价电子成为自由电子，因此自由电子是多数载流子。杂质离子固定在晶格中，不能自由移动。 10. 如图整流二极管，可以判断有银白色环一端为此二极管_____极（ ） A. 正 B. 负 C. 南 D. 北 【答案】B 【解析】整流二极管有银白色环的那端引脚为此二极管负极。 11. 维修人员需判断一只未知二极管的阳极位置。若已确定其中一端为阴极，则另一端应为？ A. 阳极引出端 B. 控制引出端 C. 公共引出端 D. 屏蔽引出端 【答案】A 【解析】普通二极管由PN结构成，只有阳极和阴极两个引出端。已知一端为阴极时，另一端必然是阳极。 12. 在P型半导体中，对导电作用起主要作用的多数载流子是？ A. 自由电子 B. 空穴载流子 C. 固定正离子 D. 固定负离子 【答案】B 【解析】P型半导体中三价杂质造成价键空位，形成大量空穴，空穴是其多数载流子。固定离子不能在半导体内部自由移动。 13. PN结两侧形成的内电场，其主要作用是？ A. 促进载流子继续扩散 B. 阻碍多数载流子扩散 C. 增加半导体掺杂浓度 D. 改变外壳材料颜色 【答案】B 【解析】PN结形成过程中，交界处的固定离子产生内电场。该内电场会阻碍多数载流子继续向对方区域扩散，最终达到动态平衡。 14. 如图所示为硅二极管和锗二极管的伏安特性曲线，下列说法错误的是（ ） A. Oa为锗管的正向特性曲线，锗二极管死区电压小 B. Ob为硅管正向特性曲线，硅二极管导通压降大 C. 二极管伏安特性曲线描述加在二极管两端电压与通过二极管电流之间的关系 D. Oc为硅管反向特性曲线；Od为锗管反向特性曲线；Od的反向漏电流小于Oc 【答案】D 15. 下列关于晶体二极管内部结构的说法，正确的是？ A. 由一个PN结构成两个电极 B. 由两个PN结构成三个电极 C. 由三个PN结构成两个电极 D. 由金属接点构成两个电极 【答案】A 【解析】普通晶体二极管内部由一个PN结构成，并从两侧引出阳极和阴极。两个PN结、三个电极是三极管的典型结构特征。 16. 硅材料掺入少量五价杂质后，形成N型半导体的直接原因是？ A. 产生较多可移动的空穴 B. 提供较多可移动的电子 C. 形成较多固定的正离子 D. 减少较多晶格中的原子 【答案】B 【解析】五价杂质原子与周围硅原子形成共价键后，通常会多出一个较易脱离束缚的电子，因而形成以自由电子为多数载流子的N型半导体。 17. 下图给出了硅二极管和锗二极管的伏安特性曲线，其中锗二极管的特性曲线是（ ） A. AOD B. AOC C. BOC D. BOD 【答案】D 【解析】锗二极管的死区电压小于硅二极管，所以选OB。 锗二极管的反向击穿电压小于硅二极管，所以选OD。 选D。 18. 普通半导体二极管实现基本功能的核心结构是（ ） A. P型半导体与N型半导体形成的PN结 B. 两块P型半导体形成的同型结 C. 两块N型半导体形成的同型结 D. 金属导体与绝缘材料形成的界面 【答案】A 【解析】普通二极管是在同一半导体材料中形成P型区和N型区，两者的交界面构成PN结。PN结是二极管内部最关键的结构。 19. 某轴向二极管外壳一端标有色环，该色环附近引脚通常是（ ） A. 连接P区引出的阳极端 B. 连接N区引出的阴极端 C. 连接耗尽层引出的中间端 D. 连接金属外壳的屏蔽端 【答案】B 【解析】常用轴向二极管的色环用于标记阴极。二极管内部N型半导体一侧通常与阴极引脚相连。 20. 制作普通硅二极管时，在同一硅片相邻区域分别掺入受主杂质和施主杂质，两个区域的交界处形成（ ） A. 欧姆接触区域 B. 金属化引线区域 C. PN结区域 D. 绝缘隔离区域 【答案】C 【解析】受主杂质掺杂形成P型半导体，施主杂质掺杂形成N型半导体。P型区与N型区相接触的区域就是PN结。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述普通PN结二极管内部P区、N区和PN结的结构组成及其基本作用。 【答案】（1）P区是在本征半导体中掺入受主杂质形成的区域，多数载流子为空穴。 （2）N区是在本征半导体中掺入施主杂质形成的区域，多数载流子为自由电子。 （3）P区与N区的交界处形成PN结，PN结是二极管产生单向导电作用的结构基础。 【解析】普通二极管由P型半导体、N型半导体及其交界处的PN结构成。答题时应说明两个半导体区域的形成方式、主要载流子以及PN结的核心作用。 22. 比较P型半导体与N型半导体在掺杂材料和多数载流子方面的主要区别。 【答案】（1）P型半导体掺入三价受主杂质，例如硼、铝等，多数载流子为空穴。 （2）N型半导体掺入五价施主杂质，例如磷、砷等，多数载流子为自由电子。 （3）二者相互接触后可形成PN结，是构成普通二极管的基本条件。 【解析】P型与N型半导体的区别主要在于掺入杂质的类型不同，由此造成多数载流子的种类不同。二极管必须同时具有相邻的P区和N区。 23. 简述PN结中耗尽层的形成过程，并说明耗尽层内的主要特点。 【答案】（1）P区与N区接触后，电子和空穴会在交界处相互扩散并复合。 （2）交界附近的自由电子和空穴减少，留下不能移动的带电离子，形成耗尽层。 （3）耗尽层内载流子很少，存在由N区指向P区的内电场和内建电势差。 【解析】耗尽层是PN结的重要内部结构。它由多数载流子扩散、复合后留下的带电离子构成，内电场会阻碍载流子的继续扩散。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某平面型二极管芯片的有效区域为长方形，长为1.5 mm，宽为1.2 mm。芯片上部P型层厚度为0.08 mm，下部N型层厚度为0.32 mm。 （1）计算芯片有效区域的面积。 （2）计算P型层与N型层构成的半导体总厚度。 （3）分别计算P型层和N型层在有效区域内的体积。 【答案】（1）有效区域面积为1.5×1.2，结果为1.8 mm2。 （2）半导体总厚度为0.08＋0.32，结果为0.40 mm。 （3）P型层体积为1.8×0.08，结果为0.144 mm3；N型层体积为1.8×0.32，结果为0.576 mm3。 【解析】（1）长方形有效区域面积由长度乘以宽度求得。 （2）芯片总厚度由P型层厚度与N型层厚度相加求得。 （3）各半导体层体积由有效区域面积乘以对应层厚度求得。 25. 某圆片式硅二极管芯片的P型扩散区半径为0.75 mm，扩散深度为0.06 mm。P型区的受主杂质浓度为2.0×1016 个/cm3，取π为3.14。 （1）计算P型扩散区的横截面积。 （2）计算P型扩散区的体积，并换算为cm3。 （3）计算该P型扩散区内受主杂质原子的数量。 【答案】（1）横截面积为3.14×0.752，结果约为1.77 mm2。 （2）P型扩散区体积为1.77×0.06，结果约为0.106 mm3，即1.06×10^-4 cm3。 （3）受主杂质原子数量为2.0×1016×1.06×10^-4，结果约为2.12×1012个。 【解析】（1）圆形扩散区面积按圆面积公式计算。 （2）扩散区体积由横截面积乘以扩散深度求得，1 mm3相当于10^-3 cm3。 （3）杂质原子数量由杂质浓度乘以P型区体积求得。 26. 某轴向整流二极管采用圆柱形封装，塑封本体长度为5.0 mm，两端金属引脚的外露长度均为24.0 mm。封装本体靠近阴极的一端设有宽度为1.0 mm的色环标记。 （1）计算该二极管的总长度。 （2）计算塑封本体长度占总长度的百分比，结果保留两位小数。 （3）说明色环标记端与二极管内部N型区、外部阴极引脚的对应关系。 【答案】（1）二极管总长度为24.0＋5.0＋24.0，结果为53.0 mm。 （2）塑封本体所占百分比为5.0÷53.0×100%，结果约为9.43%。 （3）色环标记端为阴极端，该端引脚通常与二极管内部N型半导体区域连接。 【解析】（1）总长度由两端引脚长度和塑封本体长度组成。 （2）本体长度占比按本体长度除以总长度后乘以100%计算。 （3）轴向二极管的色环是阴极标记，阴极对应内部N型区一侧。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某电子元件生产车间加工平面型硅二极管芯片。芯片有效区域为圆形，直径为2.4 mm；在N型硅片表面形成P型扩散层，P型层深度为0.05 mm，N型基片厚度为0.35 mm。P型层的受主杂质浓度为4.0×1016 个/cm3，取π为3.14。 （1）计算芯片有效区域的PN结面积。 （2）计算P型扩散层的体积，并计算其中受主杂质原子的数量。 （3）计算P型层厚度占半导体总厚度的百分比，并说明P型层与N型层接触后形成何种关键结构，以及该结构能够实现单向导电的原因。 【答案】（1）芯片半径为2.4÷2，结果为1.2 mm。PN结面积为3.14×1.22，结果约为4.52 mm2。 （2）P型扩散层体积为4.52×0.05，结果约为0.226 mm3，即2.26×10^-4 cm3。受主杂质原子数量为4.0×1016×2.26×10^-4，结果约为9.04×1012个。 （3）半导体总厚度为0.05＋0.35，结果为0.40 mm。P型层厚度占比为0.05÷0.40×100%，结果为12.5%。P型层与N型层接触后形成PN结，交界处产生耗尽层和内电场；外加电压方向不同时，势垒高度发生变化，从而表现出单向导电特性。 【解析】（1）PN结有效面积按圆面积公式计算，半径为芯片直径的一半。 （2）P型层体积由PN结面积乘以扩散深度求得，换算体积单位后再与杂质浓度相乘，可得到受主杂质原子数量。 （3）二极管的核心结构是P型层和N型层形成的PN结。PN结内耗尽层的势垒随外加电压方向变化，是二极管具有单向导电性的结构原因。 28. 请正确标注下列二极管或三极管引脚的名称 【解析】1. 图(a)是二极管，二极管有两个引脚，分别是阳极（A）和阴极（K）。对于图(a)这种常见的二极管封装，引脚较长的一端为阳极（A），较短的一端为阴极（K）。 2. 图(b)是发光二极管（LED），它也有两个引脚，长引脚为阳极（A），短引脚为阴极（K）。 3. 图(c)是稳压二极管，同样有两个引脚，长引脚为阳极（A），短引脚为阴极（K）。 4. 图(d)是三极管，三极管有三个引脚，分别是基极（B）、集电极（C）和发射极（E）。对于图(d)这种常见的三极管封装，引脚从左到右分别是发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。 5. 图(e)是场效应管（MOSFET），它有三个引脚，分别是栅极（G）、源极（S）和漏极（D）。对于图(e)这种常见的场效应管封装，引脚从左到右分别是栅极（G）、漏极（D）和源极（S）。 29. 某电子装配企业对一只硅整流二极管芯片进行来料检验。该芯片采用平面型PN结结构，PN结的有效导电区域为长方形，长度为1.8 mm，宽度为1.2 mm。规定该芯片的正向电流密度不得超过0.50 A/mm2。检测时，二极管在正向导通状态下通过的电流为0.72 A。 （1）计算该芯片PN结的有效导电面积。 （2）计算此时PN结的正向电流密度，并判断是否符合规定。 （3）说明二极管中P型半导体区和N型半导体区的多数载流子分别是什么，并分析增大PN结有效面积对允许通过正向电流的作用。 【答案】（1）PN结的有效导电面积为：S=1.8×1.2=2.16 mm2。 （2）正向电流密度为：J=I/S=0.72/2.16=0.33 A/mm2。0.33 A/mm2小于0.50 A/mm2，符合规定。 （3）P型半导体区的多数载流子是空穴，N型半导体区的多数载流子是自由电子。在允许电流密度相同的条件下，增大PN结有效面积可增大二极管允许通过的正向电流。 【解析】（1）平面型PN结的有效导电面积按长方形面积计算，长度与宽度相乘可得2.16 mm2。 （2）电流密度由正向电流除以PN结有效面积得到，为0.33 A/mm2，未超过规定的最大值。 （3）P型半导体以空穴为多数载流子，N型半导体以自由电子为多数载流子。PN结面积增大后，在相同电流密度限制下可承载更大的正向电流。 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 $