2025年大学电子科学与技术（半导体器件）试题及答案.doc

2025年大学电子科学与技术（半导体器件）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
（总共10题，每题4分，每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将正确答案填在括号内）

w1. 半导体中自由电子和空穴的产生是由于（ ）
A. 本征激发 B. 杂质激发 C. 热激发 D. 光照激发
答案：C

w2. 当PN结外加正向电压时，扩散电流（ ）漂移电流。
A. 大于 B小于 C. 等于 D. 不确定
答案：A

w3. 杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于（ ）
A. 温度 B. 杂质浓度 C. 光照 D. 电场强度
答案：B

w4. 对于N型半导体，以下说法正确的是（ ）
A. 电子是多数载流子，空穴是少数载流子
B. 空穴是多数载流子，电子是少数载流子
C. 电子和空穴都是多数载流子
D. 电子和空穴都是少数载流子
答案：A

w5. 当PN结外加反向电压时，空间电荷区将（ ）
A. 变窄 B. 变宽 C. 不变 D. 先变窄后变宽
答案：B

w6. 二极管的反向饱和电流随温度升高而（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定
答案：A

w7. 三极管工作在放大区时，发射结和集电结的偏置情况是（ ）
A. 发射结正向偏置，集电结反向偏置
B. 发射结反向偏置，集电结正向偏置
C. 发射结和集电结都正向偏置
D. 发射结和集电结都反向偏置
答案：A

w8. 某三极管的β = 50，当I B = 20μA时，I C =（ ）
A. 1mA B. 2mA C. 5mA D. 10mA
答案：A

w9. 场效应管的控制方式是（ ）
A. 电流控制电流 B. 电流控制电压 C. 电压控制电流 D. 电压控制电压
答案：C

w10. 增强型MOS管工作在恒流区时，其漏极电流I D与栅源电压U GS的关系是（ ）
A. 线性关系 B. 平方关系 C. 指数关系 D. 对数关系
答案：B

第II卷（非选择题 共60分）

w11. （10分）简述半导体的导电特性。
半导体的导电特性主要包括以下几点：
1. 热敏性：温度升高时，半导体的导电能力显著增强。这是因为温度升高使得更多的电子获得能量，从而挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时产生等量的空穴，载流子浓度增加，导电能力增强。
2. 光敏性：光照能使半导体的导电能力发生变化。例如，某些半导体材料在光照下会产生光电效应，激发出电子和空穴，增加载流子浓度，导致导电能力改变。
3. 掺杂性：在纯净的半导体中掺入适当的杂质，可显著改变其导电性能。掺入施主杂质形成N型半导体，多数载流子为电子；掺入受主杂质形成P型半导体，多数载流子为空穴。

w12. （10分）分析PN结的单向导电性。
当PN结外加正向电压时，外电场方向与内电场方向相反，削弱了内电场。这使得空间电荷区变窄，多数载流子的扩散运动增强，形成较大的扩散电流，此时PN结导通。
当PN结外加反向电压时，外电场方向与内电场方向相同，增强了内电场。空间电荷区变宽，多数载流子的扩散运动受到抑制，少数载流子的漂移运动形成反向电流，但反向电流很小，此时PN结截止。所以PN结具有单向导电性。

w13. （10分）某二极管的伏安特性曲线如图所示（此处虽无图，但按要求文字描述），已知在U = 0.6V时，I = 10mA。求该二极管的动态电阻r d 。
动态电阻r d 等于伏安特性曲线上某点的电压变化量与电流变化量之比。
设电压变化量ΔU = 0.02V，电流变化量ΔI = 2mA。
则r d = ΔU / ΔI = 0.02V / 2mA = 10Ω。

w14. （15分）有一放大电路，三极管的β = 80，I CQ = 1mA，U CEQ = 5V。已知输入信号u i = 10sinωt mV，三极管的输入电阻r be = 1kΩ。求：
（1）画出该放大电路的直流通路和交流通路；
（2）计算电压放大倍数A u ；
（3）计算输入电阻R i 和输出电阻R o 。
直流通路：电源V CC 经电阻R b 接三极管基极，三极管集电极经电阻R c 接电源V CC ，发射极接地。
交流通路：输入信号u i 通过电容C 1 接三极管基极，三极管集电极经电阻R c 和电容C 2 接负载R L ，发射极接地。
电压放大倍数A u = -βR L '/r be ，其中R L'= R c ∥R L 。
先求R L'= R c ∥R L = 3kΩ∥6kΩ = 2kΩ。
则A u = -βR L '/r be = -80×(2kΩ / 1kΩ) = -160。
输入电阻R i = r be = 1kΩ。
输出电阻R o = R c = 3kΩ。

w15. （15分）有一场效应管放大电路，已知场效应管的I DSS = 10mA，U GS(off) = -4V，U DD = 15V，R D = I DSS = 10mA，U GS(off) = -4V，U DD = 15V，R D = 4kΩ，R G = 1MΩ，R L = 4kΩ。求：
（1）场效应管的夹断电压U P 和跨导g m ；
（2）计算静态工作点I DQ 、U GSQ 、U DSQ ；
（3）计算电压放大倍数A u 、输入电阻R i 和输出电阻R o 。
夹断电压U P = U GS(off) = (-4)V。
跨导g m = 2I DSS / |U GS(off)| = 2×10mA / |-4V| = 5mS。
对于耗尽型MOS管，I D = I DSS (1 - U GS / U GS(off))² 。
设U GSQ = 0V，则I DQ = I DSS = 10mA。
U DSQ = U DD - I DQ R D = 15V - 10mA×4kΩ = 11V。
电压放大倍数A u = -g m R L'，其中R L'= R D ∥R L = 4kΩ∥4kΩ = 2kΩ。
则A u = -g m R L'= -5mS×2kΩ = -10。
输入电阻R i = R G = 1MΩ。
输出电阻R o = R D = 4kΩ。

答案：
w1. C
w2. A
w3. B
w4. A
w5. B
w6. A
w7. A
w8. A
w9. C
w10. B
w11. 半导体导电特性包括热敏性，温度升高导电能力显著增强；光敏性，光照能改变导电能力；掺杂性，掺入杂质可显著改变导电性能，掺入施主杂质形成N型半导体，掺入受主杂质形成P型半导体。
w12. 正向电压时，外电场削弱内电场，空间电荷区变窄，扩散电流大，PN结导通；反向电压时，外电场增强内电场，空间电荷区变宽，扩散受抑，反向电流小，PN结截止，具有单向导电性。
w13. 10Ω
w14. 直流通路：电源经R b 接基极，集电极经R c 接电源，发射极接地；交流通路：输入经C 1 接基极，集电极经R c 、C 2 接负载，发射极接地。A u = -160，R i = 1kΩ，R o = 3kΩ。
w15. U P = -4V，g m = 5mS。I DQ = 10mA，U GSQ = 0V，U DSQ = 11V。A u = -10，R i = 1MΩ，R o = 4kΩ。