山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》项目十一任务三 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》 项目十一：二极管及其应用 任务三：半导体的基本特性 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. 半导体中的空穴（ ） A. 不参与导电 B. 带负电 C. 不带电 D. 带正电 【答案】D 【解析】半导体中的空穴带正电，因此应选择“带正电”对应的D选项。 2. 半导体材料的导电能力介于_______之间。（ ） A. 直流电和交流电 B. 金属和非金属 C. 正电荷和负电荷 D. 导体和绝缘体 【答案】D 【解析】半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，因此选择D选项。 3. 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】本征半导体温度升高时，价电子获得能量跃迁成为自由电子，同时产生等量空穴，因此自由电子和空穴的数量同时增加，选A。 4. 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。 5. 在纯硅中掺入少量磷元素后，所得半导体材料属于（ ）。 A. A. N型半导体材料 B. B. P型半导体材料 C. C. 本征半导体材料 D. D. 绝缘半导体材料 【答案】A 【解析】磷原子最外层有五个价电子，掺入硅中后可提供多余的自由电子，因此形成以电子为多数载流子的N型半导体材料。 6. 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】本征半导体中自由载流子数量较少，导电能力很弱。掺入适当微量杂质后，载流子浓度显著增大，导电能力提高，选B。 7. 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型半导体掺入三价杂质后，会产生大量空穴，空穴是多数载流子；自由电子是少数载流子，选B。 8. P型半导体是在本征半导体中加入微量的______元素构成的。 （ ） A. 三价 B. 四价 C. 五价 D. 六价 【答案】A 【解析】P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体，是在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代硅晶体中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。 9. 在P型半导体中（ ） A. 电子、空穴一样多 B. 电子是多数载流子，空穴是少数载流子 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 型半导体是在本征半导体（如硅或锗）中掺入少量的三价元素（如硼）形成的。当掺入三价元素后，三价元素的原子最外层有 3 个电子，在与周围的硅或锗原子形成共价键时，会缺少一个电子，从而产生一个空穴。 所以多数载流子是空穴，少数是电子。 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P型半导体中，少数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 三价杂质离子 D. 受主杂质原子 【答案】B 【解析】P型半导体中空穴为多数载流子，自由电子数量较少，属于少数载流子，因此选择B选项。 12. 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】杂质半导体掺杂后，多数载流子浓度大幅增加，而少数载流子浓度低于本征半导体中载流子浓度，选C。 13. （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型半导体掺入五价杂质后，提供大量自由电子，因此自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子，选A。 14. 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】半导体掺入适当杂质后，载流子浓度增加，电导率增大，因此导电能力增强，选A。 15. 常用于制作半导体的材料是（ ） A. 硅、硼 B. 锗、铟 C. 硼、磷 D. 硅、锗 【答案】D 【解析】硅和锗都是常用的半导体材料，可用于制造二极管、三极管和集成电路等器件，选D。 16. 本征半导体在室温下能够导电，主要是因为其内部产生了（ ）。 A. A. 自由电子和空穴 B. B. 正离子和负离子 C. C. 多数载流子和少数载流子 D. D. 施主杂质和受主杂质 【答案】A 【解析】本征半导体中的共价键受热激发后，部分价电子获得能量成为自由电子，同时在原位置留下空穴，二者共同参与导电。 17. 将一只硅光敏元件由遮光环境移到较强光照环境，其他条件不变，其导电能力通常会（ ）。 A. A. 明显增强，载流子数量增多 B. B. 明显减弱，载流子数量减少 C. C. 保持不变，载流子数量不变 D. D. 先增强后减弱，载流子数量减少 【答案】A 【解析】光照可使半导体内部产生更多电子—空穴对，载流子浓度增加，材料电阻减小，导电能力增强。这体现了半导体的光敏特性。 18. 半导体材料区别于金属导体的重要特性之一是，其电阻率会随温度升高而（ ）。 A. A. 减小 B. B. 增大 C. C. 不变 D. D. 先增后减 【答案】A 【解析】温度升高时，半导体中获得能量而参与导电的电子和空穴增多，导电能力增强，因此电阻率减小。 19. 在硅晶体中掺入少量硼元素后，材料中数量较多、主要参与导电的载流子是（ ）。 A. A. 空穴 B. B. 自由电子 C. C. 正离子 D. D. 负离子 【答案】A 【解析】硼为三价元素，掺入硅中后易形成空穴。空穴数量多于自由电子，因此空穴是P型半导体中的多数载流子。 20. 维修人员测得某半导体材料的导电能力随环境温度升高而增强，该现象主要说明半导体具有（ ）。 A. A. 热敏特性 B. B. 单向特性 C. C. 放大特性 D. D. 稳压特性 【答案】A 【解析】半导体的载流子浓度会随温度变化而改变，温度升高时导电能力通常增强，这种特性称为热敏特性。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述影响半导体导电能力的主要因素，写出两点。 【答案】（1）温度升高时，半导体内受热激发形成的自由电子和空穴增多，导电能力通常增强。 （2）光照增强时，部分半导体会产生更多电子—空穴对，导电能力增强。 （3）掺入适量杂质可显著改变载流子浓度，从而改变半导体的导电能力。 【解析】半导体的导电能力主要取决于内部载流子数量。温度、光照和掺杂都会改变载流子浓度，因此会影响其电阻率和导电性能。 22. 比较本征半导体与杂质半导体在载流子来源和导电能力方面的主要区别。 【答案】（1）本征半导体的自由电子和空穴主要由材料内部的热激发产生，电子与空穴数量相等。 （2）杂质半导体通过掺入少量杂质获得较多载流子，载流子数量不再相等。 （3）在相同条件下，杂质半导体的载流子浓度通常较高，导电能力比本征半导体强。 【解析】本征半导体依靠自身热激发形成电子和空穴，杂质半导体则利用掺杂提高特定载流子的数量。二者的根本区别在于载流子来源及其浓度。 23. 某检测人员发现一块掺杂硅材料中自由电子数量远多于空穴。分析该材料的导电类型，并说明多数载流子和少数载流子分别是什么。 【答案】（1）该材料属于N型半导体，通常是在硅中掺入五价施主杂质形成的。 （2）自由电子数量较多，是该材料的多数载流子，主要承担导电作用。 （3）空穴数量较少，是该材料的少数载流子，也能参与导电但作用较弱。 【解析】五价杂质能够向硅晶体提供多余电子，使自由电子浓度明显增大。判断半导体导电类型时，应依据数量占优势的载流子种类。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某电子元件生产车间选用本征硅材料制作温度传感器。在室温下，硅的本征载流子浓度为 ，现取体积为 的本征硅样品。求：（1）样品中自由电子的数量。（2）样品中空穴的数量。（3）样品中自由载流子的总数量。 【答案】（1）本征硅中自由电子浓度为 ，自由电子数量为 个。（2）本征硅中空穴浓度与自由电子浓度相等，空穴数量为 个。（3）自由载流子总数量为 个。 【解析】本征硅中电子、空穴浓度均等于ni。各自数量为×1010×0.25=2.5×109个；自由载流子总数为两者之和，即5.0×109个。 25. 某二极管芯片的N型硅区体积为 ，掺入五价杂质后，施主杂质浓度为 。已知室温下硅的本征载流子浓度为 ，施主杂质均已电离，且多数载流子浓度可近似取为施主浓度。求：（1）该N型硅区中自由电子的浓度和自由电子总数。（2）该N型硅区中空穴的浓度。（3）自由电子总数与空穴总数之比。 【答案】（1）自由电子浓度约为 。自由电子总数约为 个。（2）空穴浓度为 。（3）空穴总数为 个。自由电子总数与空穴总数之比为 。 【解析】施主完全电离时，N型区电子浓度n≈ND=2.0×1016 cm^-3，电子总数nV=1.0×1015个。由np=n_得p=5.0×103 cm^-3，空穴总数为2.5×102个，故电子与空穴数之比为4.0×1012∶1。 26. 某PN结二极管在制造过程中，P型区体积为 ，受主杂质浓度为 ；N型区体积为 ，施主杂质浓度为 。已知室温下硅的本征载流子浓度为 ，杂质均已完全电离。求：（1）P型区中多数载流子空穴的总数，以及N型区中多数载流子自由电子的总数。（2）P型区中少数载流子电子浓度，以及N型区中少数载流子空穴浓度。（3）PN结形成前，电子和空穴各自的主要扩散方向。 【答案】（1）P型区空穴总数为 个。N型区自由电子总数为 个。（2）P型区电子浓度为 。N型区空穴浓度为 。（3）N型区的自由电子主要向P型区扩散，P型区的空穴主要向N型区扩散。 【解析】完全电离时，P区空穴浓度约为NA、N区电子浓度约为ND，二者总数均为浓度乘体积，均得1.0×1014个。由np=n_，P区少子电子浓度为2.0×104 cm^-3，N区少子空穴浓度为1.0×104 cm^-3。电子由N区向P区扩散，空穴反向扩散。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某电子元件厂生产硅整流二极管时，对一块硅片进行掺杂检测。硅片尺寸为长2.0 mm、宽1.5 mm、厚0.4 mm，施主杂质浓度为，受主杂质浓度为。假设杂质均完全电离。（1）计算该硅片中施主杂质原子数、受主杂质原子数及补偿后的多数载流子数。（2）判断该硅片属于P型半导体还是N型半导体。（3）若该硅片用于二极管的N区制作，说明与P区连接后形成PN结的主要目的。 【答案】（1）硅片体积为：。施主杂质原子数为：。受主杂质原子数为：。补偿后的多数载流子数约为：。（2）该硅片属于N型半导体，多数载流子为自由电子。（3）P区与N区连接后形成PN结，使器件具有单向导电特性，可用于整流和电流方向控制。 【解析】体积1.2 mm3=1.2×10^-3 cm3。施主、受主原子数分别为7.2×1013个和2.4×1012个，净电子数约为6.96×1013个。因施主掺杂占优，硅片为N型。与P区接触形成PN结，可获得单向导电特性，用于整流和电流控制。 28. 某维修技师检测一批未掺杂硅材料，用于制作半导体器件的基片。室温下，该本征硅材料中电子浓度和空穴浓度均为。现取一块长5.0 mm、宽4.0 mm、厚0.2 mm的硅片进行分析。（1）计算该硅片中热激发产生的电子—空穴对数量，以及硅片中自由电子和空穴的总数。（2）若向相同体积的硅片中掺入浓度为的五价杂质，计算掺杂后电子浓度约为本征电子浓度的多少倍，并判断其类型。（3）说明本征半导体通常需要掺杂后再用于制造二极管的原因。 【答案】（1）硅片体积为：。电子—空穴对数量为：。自由电子和空穴总数为：。（2）电子浓度倍数为：。掺杂后电子浓度约为本征电子浓度的8000倍，属于N型半导体。（3）本征半导体中电子和空穴数量相等，导电能力较弱且难以形成单向导电结构。掺入不同杂质后可形成P型区和N型区，进而构成PN结。 【解析】硅片体积为4.0×10^-3 cm3。本征电子—空穴对数为2.5×1010×4.0×10^-3=1.0×108对，电子和空穴总数为2.0×108个。掺入五价杂质后，电子浓度约为本征值的2.0×1014/(2.5×1010)=8000倍，属N型。掺杂可形成P、N区并构成具有整流作用的PN结。 29. 某电子元件生产车间制备一块N型硅片，硅片长为15 mm、宽为10 mm、厚为0.20 mm，掺入磷杂质的浓度为4.0×1015 cm-3。已知室温下本征硅的自由电子浓度约为1.0×1010 cm-3，假设磷杂质均能提供一个自由电子。 （1）计算该硅片的体积，并计算其中掺入的磷原子总数。 （2）计算同体积本征硅中自由电子的数量，并求该N型硅片中磷原子总数与本征硅自由电子数量的比值。 （3）根据计算结果判断该硅片的导电能力相对于本征硅的变化，并说明温度升高时其导电能力的变化趋势。 【答案】（1）硅片体积为15×10×0.20 mm3，即30 mm3。由于1 mm3等于10-3 cm3，因此硅片体积为3.0×10-2 cm3。磷原子总数为4.0×1015 cm-3乘以3.0×10-2 cm3，结果为1.2×1014个。 （2）同体积本征硅中自由电子数量为1.0×1010 cm-3乘以3.0×10-2 cm3，结果为3.0×108个。两者比值为1.2×1014除以3.0×108，结果为4.0×105。 （3）该硅片掺杂后可提供大量自由电子，导电能力明显强于同体积本征硅。温度升高时，半导体内热激发产生的载流子增多，其导电能力通常进一步增强。 【解析】（1）计算杂质原子总数时，必须先将硅片体积由mm3换算为cm3，再用杂质浓度乘以体积。 （2）本征硅自由电子数量由本征载流子浓度乘以硅片体积得到，比较结果可反映掺杂对载流子浓度的显著影响。 （3）磷为五价施主杂质，能增加硅中的自由电子数量；半导体还具有热敏特性，温度升高通常会增强导电能力。 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》 项目十一：二极管及其应用 任务三：半导体的基本特性 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. 半导体中的空穴（ ） A. 不参与导电 B. 带负电 C. 不带电 D. 带正电 2. 半导体材料的导电能力介于_______之间。（ ） A. 直流电和交流电 B. 金属和非金属 C. 正电荷和负电荷 D. 导体和绝缘体 3. 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 4. 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 5. 在纯硅中掺入少量磷元素后，所得半导体材料属于（ ）。 A. A. N型半导体材料 B. B. P型半导体材料 C. C. 本征半导体材料 D. D. 绝缘半导体材料 6. 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 7. 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 8. P型半导体是在本征半导体中加入微量的______元素构成的。 （ ） A. 三价 B. 四价 C. 五价 D. 六价 9. 在P型半导体中（ ） A. 电子、空穴一样多 B. 电子是多数载流子，空穴是少数载流子 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 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P型半导体中，少数载流子是（ ） A. 空穴 B. 自由电子 C. 三价杂质离子 D. 受主杂质原子 12. 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 13. （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 14. 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 15. 常用于制作半导体的材料是（ ） A. 硅、硼 B. 锗、铟 C. 硼、磷 D. 硅、锗 16. 本征半导体在室温下能够导电，主要是因为其内部产生了（ ）。 A. A. 自由电子和空穴 B. B. 正离子和负离子 C. C. 多数载流子和少数载流子 D. D. 施主杂质和受主杂质 17. 将一只硅光敏元件由遮光环境移到较强光照环境，其他条件不变，其导电能力通常会（ ）。 A. A. 明显增强，载流子数量增多 B. B. 明显减弱，载流子数量减少 C. C. 保持不变，载流子数量不变 D. D. 先增强后减弱，载流子数量减少 18. 半导体材料区别于金属导体的重要特性之一是，其电阻率会随温度升高而（ ）。 A. A. 减小 B. B. 增大 C. C. 不变 D. D. 先增后减 19. 在硅晶体中掺入少量硼元素后，材料中数量较多、主要参与导电的载流子是（ ）。 A. A. 空穴 B. B. 自由电子 C. C. 正离子 D. D. 负离子 20. 维修人员测得某半导体材料的导电能力随环境温度升高而增强，该现象主要说明半导体具有（ ）。 A. A. 热敏特性 B. B. 单向特性 C. C. 放大特性 D. D. 稳压特性 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述影响半导体导电能力的主要因素，写出两点。 22. 比较本征半导体与杂质半导体在载流子来源和导电能力方面的主要区别。 23. 某检测人员发现一块掺杂硅材料中自由电子数量远多于空穴。分析该材料的导电类型，并说明多数载流子和少数载流子分别是什么。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某电子元件生产车间选用本征硅材料制作温度传感器。在室温下，硅的本征载流子浓度为 ，现取体积为 的本征硅样品。求：（1）样品中自由电子的数量。（2）样品中空穴的数量。（3）样品中自由载流子的总数量。 25. 某二极管芯片的N型硅区体积为 ，掺入五价杂质后，施主杂质浓度为 。已知室温下硅的本征载流子浓度为 ，施主杂质均已电离，且多数载流子浓度可近似取为施主浓度。求：（1）该N型硅区中自由电子的浓度和自由电子总数。（2）该N型硅区中空穴的浓度。（3）自由电子总数与空穴总数之比。 26. 某PN结二极管在制造过程中，P型区体积为 ，受主杂质浓度为 ；N型区体积为 ，施主杂质浓度为 。已知室温下硅的本征载流子浓度为 ，杂质均已完全电离。求：（1）P型区中多数载流子空穴的总数，以及N型区中多数载流子自由电子的总数。（2）P型区中少数载流子电子浓度，以及N型区中少数载流子空穴浓度。（3）PN结形成前，电子和空穴各自的主要扩散方向。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某电子元件厂生产硅整流二极管时，对一块硅片进行掺杂检测。硅片尺寸为长2.0 mm、宽1.5 mm、厚0.4 mm，施主杂质浓度为，受主杂质浓度为。假设杂质均完全电离。（1）计算该硅片中施主杂质原子数、受主杂质原子数及补偿后的多数载流子数。（2）判断该硅片属于P型半导体还是N型半导体。（3）若该硅片用于二极管的N区制作，说明与P区连接后形成PN结的主要目的。 28. 某维修技师检测一批未掺杂硅材料，用于制作半导体器件的基片。室温下，该本征硅材料中电子浓度和空穴浓度均为。现取一块长5.0 mm、宽4.0 mm、厚0.2 mm的硅片进行分析。（1）计算该硅片中热激发产生的电子—空穴对数量，以及硅片中自由电子和空穴的总数。（2）若向相同体积的硅片中掺入浓度为的五价杂质，计算掺杂后电子浓度约为本征电子浓度的多少倍，并判断其类型。（3）说明本征半导体通常需要掺杂后再用于制造二极管的原因。 29. 某电子元件生产车间制备一块N型硅片，硅片长为15 mm、宽为10 mm、厚为0.20 mm，掺入磷杂质的浓度为4.0×1015 cm-3。已知室温下本征硅的自由电子浓度约为1.0×1010 cm-3，假设磷杂质均能提供一个自由电子。 （1）计算该硅片的体积，并计算其中掺入的磷原子总数。 （2）计算同体积本征硅中自由电子的数量，并求该N型硅片中磷原子总数与本征硅自由电子数量的比值。 （3）根据计算结果判断该硅片的导电能力相对于本征硅的变化，并说明温度升高时其导电能力的变化趋势。 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 $