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为什么在非纯电阻电路中欧姆定律不适用

网友发布 2023-07-25 18:05 · 头闻号仪器机械

因为电阻只有阻抗存在,但是电容或者电感除了直流的阻抗之外,还有感抗和容抗,这些都会在电路中起到一定的作用的。

任何电压加在电阻两端,它的电流都和电阻的阻值成反比,但是电感和电容不一样,最明显的就是直接观察了。

电容的直流阻抗理想情况下是无限大的,而电感的理想直流阻抗是0,而对于电阻来说直流阻抗和交流阻抗是相等的,等于电阻值。

电源为2Vpp,200Hz的正弦波,39.81mH的电感感抗50Ω,仿真波形如图。

因为电感的感抗对交流信号有阻碍作用,因此上电流波形的相位要比电压波形的相位滞后一点、而且由于电感存在感生电流,因此电感上的电流最高达到了80mA。

而电容的情况则不同。

在容抗为50Ω的电容电路中电流的相位超前于电压相位。

而纯电阻的电路中,电压的相位和电流的相位是一致的。

如果计算瞬时功率的话,只有纯电阻电路的数值是正确的。

PN结是什么?

1. ( 2分)

如图所示电路中,?电源电压保持不变,?r1和r2是定值电阻,?滑动变阻器的最大阻值是r3.?当滑动变阻器的滑片p由一端向另一端移动时,?电压表的示数在u/2至u/3之间变化.?则:

[]

a.r1与r2之比是1:2b.r1与r2之比是1:1

c.r2与r3之比是1:1d.r2与r3的电功率之比是2:3

?

2. ( 2分)

关于原子的核式结构模型的下列认识中正确的是

[]

a.原子的正电荷全部在体积很小的原子核里

b.原子的全部质量集中在体积很小的原子核里

c.很轻、很小的一个电子,携带着原子的全部负电荷

d.核外电子所带的负电荷与原子核所带的正电荷电量数值相等

3. ( 2分) 下列关于实像和虚像的说法中错误的是

[]

a.实像能成在光屏上,?虚像则不能

b.虚像是人的幻觉,?并没有光线进入人眼,?实像则相反

c.实像是由光的折射形成的,?虚像是由光的反射形成的

d.实像有放大的有缩小的,?虚像都是与物等大的

5. ( 2分)

下列现象中不属于光的折射现象的是

[ ]

?a.小孔成像?b.看到插入水中的筷子向上弯折

?c.平静的水面上清楚地映出岸上的景物?d.司机用观后镜观察车后的物体

6. ( 2分)

下列情况中能说明分子运动的是

[]

a.把水与面粉搅匀和成面团

b.狂风卷起地面的砂土满处飞扬

c.一瓶开口香水的香味很快充满整个房间

d.糖块慢慢地溶在水里不见了

7. ( 2分) l1、l2两盏电灯,?额定功率相同,?而额定电压u1>u2,?下列说法正确的是

[]

a.两灯正常发光时,?i2<i1

b.两灯灯丝电阻之比r1/r2<1

c.两灯串联使用时,?实际功率>1

?d.两灯并联使用时,?实际功率?>1

?

8. ( 2分)

现有四个金属球编成1号、2号、3号、4号.?1号球是实心的铝球,?2号球是实心的铁球,?3号球是实心的铅球,?4号球是空心的铅球.?已知:?ρ铝=2.7×103千克/米3ρ铁=7.8×103千克/米3,?ρ铅=11.3×103千克/米3?.在这四个球中任取一个测其质量为117克,?体积为15厘米3,?那么它可能是:

[ ]

a.1号球?b.2号球?c.3号球?d.4号球?

9. ( 2分) 下面有关浮力的说法正确的是

[]

a.漂浮的物体受到浮力的大小等于物体的体积、液体的密度和g的乘积.

b.浮力的方向总是竖直向上的.

c.正在上浮的物体,?在露出水面前,?它所受到的浮力大小不变.

d.浸没在液体中的物体,?如果浮力小于重力,?物体就下沉.

10. ( 2分)

下列说法中错误的是:

[]

a.导体能导电是因为导体里的自由电子

b.发生中和现象时,?正负电荷同时消失

c.绝缘体不能够导电是因为绝缘体中的电荷几乎都被束缚,?不能自由移动

d.直流发电机工作时,?线圈中产生的是直流电

11. ( 2分) 把"110v?20w"和"110v?40w"的两只灯泡串联起来,?接在110伏的电路中,?结果这两只灯泡都不能正常发光

[]

a.每只灯泡的额定功率都变小了

b.每只灯泡的额定电压都变小了

c.电路电压是110伏,?每盏灯的实际电压都小于额定电压

d.电路电压无论多大,?也不能使两灯同时正常发光?

12. ( 2分) 分别用铜、铁、铝三种金属(ρ铜>ρ铁>ρ铝)制成的质量相同的甲、乙、丙三个实心正立方体.?若把它们平放在水平地面上,?则它们对地面的压强的大小关系是?

[]

a.p甲=p乙=p丙b.p甲>p乙>p丙

c.p甲<p乙<p丙d.p甲最大?

13. ( 2分) 如图所示,?碳棒甲、乙浸在硫酸铜溶液里,?通电后,?碳棒甲的上面析出了紫红色的铜,?下面说法正确的是:

[]

a.n是电源的负极?b.m是电源的负极

c.负离子向碳棒乙移动d.铜离子向碳棒乙移动

?

14. ( 2分)

关于金属导体的以下说法中正确的是

[]

a.金属中有大量的多余的电子

b.金属原子对最外围电子的束缚能力较差,所以金属中有大量可以自由运动的电子

c.没有外加电压时,金属中的自由电子不运动

d.没有外加电压时,金属中的自由电子的无规则运动不能形成电流

15. ( 2分)

冰在熔化过程中,?科学的说法是:

[]

a.?吸热,?温度升高,?体积增大b.?吸热,?温度不变,?冰的质量减小

c.?放热,?体积不增大也不缩小d.?吸热,?温度不变,?体积减小

16. ( 2分) 两个带等量异种电荷的验电器甲带正电,?乙带负电,?用带绝缘柄的金属棒将两个金属球连接,?则金属箔的张角变为零,?这种现象说明

[]

a.正电荷从甲转移到乙b.负电荷从乙转移到甲

c.正、负电荷抵消了?d.正、负电荷发生了中和现象?

17. ( 2分)

凸透镜焦距是10厘米,?若一物体在距焦点2厘米的主轴上,?则该物体通过凸透镜可成

[]

a.放大正立的虚像b.放大倒立的实像

c.缩小倒立的实像d.缩小正立的虚像

18. ( 2分)

下列情况,?哪种主要是利用辐射方式传热的

[]

a.煎鸡蛋?b.冬天晒太阳取暖

c.用暖气片取暖d.放在热汤里的汤羹变热

19. ( 2分)

用手握住一啤酒瓶,?啤酒瓶开口向上静止在手中不动.?以下各种说法正确的是:

[]

a.啤酒瓶能静止在手中,?是由于受到了静摩擦力的作用

b.手握啤酒瓶的力增大,?瓶子所受静摩擦力随着增大

c.手握啤酒瓶的力增大,?瓶子所受静摩擦力并未增大

d.向空啤酒瓶注水的过程中,?瓶仍静止,?即使手握瓶的力大小不变,?瓶所受的静摩擦力将增大

20. ( 2分)

关于托里拆利实验,?以下说法正确的有:

[]

a.管子竖直时,?管内水银柱高76厘米,?当把管子倾斜时,?进入管子的水银会增多一些

b.当把管子由水银槽内上提1厘米(但管口不露出水银面)时,?管内水银面将会相对管壁下降1厘米

c.使用粗细不同的管子所测得的大气压值不同

d.如果在水银槽内再加些水银使液面上升1厘米,?则管内水银面将上升1厘米

21. ( 3分)

体积相同的三个实心物体a、b、c,放入水中静止后处于如图所示的状态(已知c对容器底部有压力).下列说法中正确的是

[]

a.物体a、b受到的浮力一样大

b.物体b、c受到的浮力一样大

c.三个物体的重力相比较?

d.三个物体的密度相比较?

?

22. ( 3分)

关于内燃机做功冲程的正确叙述是:

[]

a.?燃气推动活塞向下运动,?热能减少

b.?活塞向上运动,?燃气膨胀做功,?机械能减少

c.?燃气膨胀做功,?活塞向下运动,?机械能增加

d.?整个过程是热能转化为机械能

23. ( 3分) 如图所示,?容器内盛有水,?在一试管下面挂一小金属块,?浮在水面上,?现将小金属块取下放入试管中,?试管仍浮在水面上,?则

[]

a.液面下降b.液面上升

c.容器底部受到液体的压强不变?d.试管下表面受到液体的压强变大?

?

24. ( 3分) 如图所示,托盘天平和上面的横杆都是等臂的,天平右盘放上20克的砝码,要保持天平和横杆的平衡,则

[]

a.甲、乙的质量都是20克

b.甲、乙的质量都是10克

c.甲的质量是5克,乙的质量是15克

d.甲的质量是15克,乙的质量是5克

?

25. ( 3分) 飞机在两城间飞行,?顺风时需5小时30分钟,?逆风时多用半个小时,?若风速是10千米/小时,?求两城间距离和飞机航速?

[]

a.1320千米b.230千米/小时c.132千米d.23.0千米/小时?

26. ( 3分)

潜水艇潜入水中航行时,受到水的压强和压力的情况是

[]

a.它的顶部和底部都受到水的压强,顶部受到的压强比底部大

b.它顶部受到水的压力与底部受到水的压力大小相等

c.它的左侧和右侧受到水的压力大小相等

d.它的底部受到水的压强和压力都比顶部大

27. ( 3分)

下列物态变化中,属于液化的是

[]

a.夏天自来水管“出汗”的现象

b.夏天冰棒冒的“白气”

c.从沸腾的水壶中冒出的“白气”

d.把眼镜从寒冷的室外拿到温暖的室内,镜片上出现一层小水珠

28. ( 3分)

下列实例中属于减小压强的是

[]

a.铁路的钢轨铺在枕木上

b.刀、斧、剪的刃都磨得很薄

c.注射器的针头又细又尖

d.载重汽车的轮子较多

29. ( 3分) 在水平面上放着一个重120牛的水桶,?有一小孩用80牛的力向上提水桶,?那么这个水桶的受力情况为

[]

a.重力和向上提力?b.向上提力、支持力和重力

c.重力和支持力d.重力为120牛,?提力为80牛,?支持力为40牛

30. ( 3分) 一块冰能浮在水面上也能浮在盐水面上两者相比较可知:

[]

a.因为盐水的密度比水大,?所以冰块在盐水中受的浮力大

b.因为一块冰受到的重力不变,?所以它浮在水面和浮在盐水面上受到的浮力相等

c.因为盐水的密度比水大,?所以冰块在水中排开液体的体积大

d.因为水比冰的密度大,?盐水比水的密度大,?所以冰块在盐水中受的浮力大

31. ( 3分)

半圆柱玻璃透镜的横截面如图所示,o为圆心,ab为直径。一束光沿po方向射来,使半圆柱透镜从图示位置开始绕过o垂直于纸面的轴转动。在oa半径从图示位置开始转过下列角度范围内,在半圆透镜的界面上可能发生全反射的是

[]

a.0°─90°b.90°─180°

c.180°─270°d.270°─360°

?

32. ( 3分)

下列哪些机械在实际中可以找得到

[]

a.省力不省功的机械

b.功率小而机械效率高的机械

c.机械效率低而做功快的机械

d.费力但可以省功的机械

33. ( 3分)

如图所示,?甲、乙两容器质量相等,?先把等量的水倒入两容器中,?再把它们放在调好的天平左、右盘上,?则:

[]

a.两容器对天平盘的压强相等,?天平平衡

b.两容器对天平盘的压强虽不相等,?但天平平衡

c.两容器对天平盘的压强不相等,?天平不平衡

d.乙容器底受到的压强大,?天平平衡

34. ( 3分)

下列实例中属于滑动摩擦的是

[]

a.削铅笔时,笔与转笔刀之间的摩擦

b.用铅笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦

c.滑旱冰时,人与地面间的摩擦

d.骑自行车时,车轮与地面间的摩擦

35. ( 3分)

如图所示,?在四只相同的杯子中都盛了水,?乙中浮着一块小木块.?丙中浮着一块小冰块,?丁的杯中悬浮着一个空心球,?此时四只杯子中的水面等高,?下列说法中正确的是

[]

a.每只杯的总质量是相同的

b.在乙杯中撒些细盐,?木块露出液面的体积减小

c.杯中的冰块熔化,?液面就会升高

d.在丁杯中加入一些酒精,?空心球要下沉到底

?

36. ( 3分)

关于物态变化,下列说法正确的是

[]

a.所有的气体,温度降到足够低的时候都可以液化

b.冰的温度达到0℃时,不一定能熔化

c.在一个标准大气压下,水的沸点是100℃

d.晶体熔化时吸收热量,温度升高

37. ( 3分)

一个标有“220v1000w”的电炉,?想把它改造后接入110伏的电路中使用,?其功率仍为1000瓦,?则下列方法中正确的

[]

A.把电炉丝剪去一半

B.把电炉丝剪去1/4,留下3/4

C.把电炉丝剪去3/4,留下1/4

D.把电炉丝剪成相等长度的两段,再并联起来

38. ( 3分) 如果没有重力,?下列哪些情况有可能发生?

[]

a.茶杯里的水不容易倒进嘴里

b.所有的物体都要静止

c.人轻轻的一跳就会离开地球

d.人无法在地球上行走

39. ( 3分)

下列关于力臂的说法属于正确的是

[]

a.从动力作用线到支点的垂直距离叫动力臂

b.从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂

c.从支点到动力的距离叫动力臂

d.当力的作用线通过支点时,力臂为零

40. ( 3分)

下列说法中正确的是

[]

a.铁丝不易被拉断,说明分子间有引力

b.任何气体温度降到足够低的时候,都可以液化

c.浸在盐水中的鸡蛋逐渐变咸,可以说明分子在不停地做无规则的运动

d.水不可能在60℃时沸腾

41. ( 3分) 下列关于两种电荷和电荷守恒的说法中,?正确的是:

[]

a.在摩擦起电的过程中,?橡胶棒上带的电荷叫负电荷

b.原子核内的质子所带的电荷是正电荷

c.电子与正电子(带正电)相遇而转化为两个光子(不带电)的现象叫湮灭.在这个过程中电荷守恒定律不再适用

d.有甲、乙、丙三个原来不带电的物体,?由于相互摩擦,?甲获得k个电子,乙失去n个电子且n>k,?则丙带有(n-k)个电子

42. ( 3分)

如图所示电路r1=60欧,?r'是变阻器,?它的最大值20欧,?电源电压6伏.?电键k断开,?滑片移动时,?电流表、电压表的示数相应的变化情况下列说法正确的是

[ ]

a.?表从0.15a──0.1a,?表从6v──4v

b.?表从0.15a──0.1a,?表从4v──6v

c.?表从0.1a──0.15a.?表从4v──6v

d.?表从0.1a──0.15a,?表从6v──4v

?

43. ( 3分) 用手把一个铝制物体和一个铁制物体同时浸没在水中,?放手后一个物体上浮,?另一个物体下沉,?下面的说法哪些是对的?

[]

a.铝制物体上浮,?铁制物体下沉;b.上浮的那个物体肯定是空心的;

c.下沉的那个物体肯定是实心的;d.浮力比重力大的那个物体上浮

44. ( 3分)

冬天能够看到人呼出的“白气”和屋顶瓦片上的霜.?下列说法中正确的是

[]

a.?“白气”,?是水蒸汽放热液化而成的

b.?“白气”是水吸热汽化而成的

c.?霜是水蒸汽放热凝华而成的

d.?霜是水放热凝固而成的

45. ( 4分)

在空气中用弹簧秤称量一个物体时,弹簧秤的示数是15n,将其?体积浸入烧杯里的水中,弹簧秤的示数变为9n,下列说法中正确的是(整个过程中水不溢出,g取10n/kg)[]

a.若把物体直接投入水中,静止后,物体受到的浮力是18N

b.若把物体直接投入水中,静止后,它将沉底,对杯底产生3N的压力

c.物体密度是1.25×10^3 千克每立方米

d.物体的体积是1.875×10^-3 立方米

46. ( 4分)

体积相同的甲、乙两物体的密度之比为2∶3,甲放入水中时有?的体积外露.现在将物体a、b分别放在甲、乙上面,再放入水中时,甲、乙刚好都没入水中(如图所示).则

[]

a.甲、乙受到水的浮力之比为1∶1

b.甲、乙受到水的浮力之比为3∶2

c.若a、b为同种材料时,它们的体积之比为3∶2

d.若a、b体积相同时,它们的密度之比为3∶2

?

1. ( 2分) bc 2. ( 2分) ad3. ( 2分) bcd4. ( 2分) abc5. ( 2分) acd

6. ( 2分) cd7. ( 2分) cd8. ( 2分) bd9. ( 2分) bcd10. ( 2分) abd

11. ( 2分) cd12. ( 2分) bd13. ( 2分) ac14. ( 2分) bd15. ( 2分) bd

16. ( 2分) bd17. ( 2分) ab18. ( 2分) bc19. ( 2分) acd20. ( 2分) abd

21. ( 3分) bcd22. ( 3分) acd23. ( 3分) bd24. ( 3分) bcd25. ( 3分) ab

26. ( 3分) cd27. ( 3分) abcd28. ( 3分) ad29. ( 3分) bd30. ( 3分) bc

31. ( 3分) bc32. ( 3分) abc33. ( 3分) bd34. ( 3分) ab35. ( 3分) ad

36. ( 3分) abc37. ( 3分) cd38. ( 3分) acd39. ( 3分) bd40. ( 3分) abc

41. ( 3分) abd42. ( 3分) ac43. ( 3分) bd44. ( 3分) ac45. ( 4分) bc

46. ( 4分) ac

PN结(PN junction)。采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。P是positive的缩写,N是negative的缩写,表明正荷子与负荷子起作用的特点。一块单晶半导体中 ,一部分掺有受主杂质是P型半导体,另一部分掺有施主杂质是N型半导体时 ,P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结 ,由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。x0d制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。制造异质结通常采用外延生长法。 P型半导体(P指positive,带正电的):由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成,会在半导体内部形成带正电的空穴; N型半导体(N指negative,带负电的):由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成,会在半导体内部形成带负电的自由电子。 在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下,空穴是可以移动的,而电离杂质(离子)是固定不动的 。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时,在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散,电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合,载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子,却有分布在空间的带电的固定离子,称为空间电荷区 。P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ,N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡。 在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过。这就是PN结的单向导电性。 PN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 , 区中电场增强。反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种,即隧道击穿(也叫齐纳击穿)和雪崩击穿,前者击穿电压小于6V,有负的温度系数,后者击穿电压大于6V,有正的温度系数。 PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。 根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同,利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管;利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管;利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管;利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器;利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外,利用两个 PN结之间的相互作用可以产生放大,振荡等多种电子功能 。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心,是现代电子技术的基础。在二级管中广泛应用。 PN结的平衡态,是指PN结内的温度均匀、稳定,没有外加电场、外加磁场、光照和辐射等外界因素的作用,宏观上达到稳定的平衡状态.x0dPN结的形成x0d 在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差 ↓ 多子的扩散运动?由杂质离子形成空间电荷区 ↓ 空间电荷区形成形成内电场 ↓ ↓ 内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。PN结形成的过程可参阅图01.06。 图01.06 PN结的形成过程(动画1-3)如打不开点这儿(压缩后的)x0dPN结的单向导电性x0d PN结具有单向导电性,若外加电压使电流从P区流到N区,PN结呈低阻性,所以电流大;反之是高阻性,电流小。 如果外加电压使: PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压,简称正偏; PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压,简称反偏。 (1) PN结加正向电压时的导电情况 外加的正向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,可忽略漂移电流的影响,PN结呈现低阻性。 (2) PN结加反向电压时的导电情况 外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流,PN结呈现高阻性。 在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。 PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流;PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。x0dPN结的电容效应x0d PN结具有一定的电容效应,它由两方面的因素决定。一是势垒电容CB ,二是扩散电容CD 。 (1) 势垒电容CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时,离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的充放电。势垒电容的示意图见图01.09。 图01.09 势垒电容示意图 (2) 扩散电容CD 扩散电容是由多子扩散后,在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时,由N区扩散到P区的电子,与外电源提供的空穴相复合,形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近,形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之,由P区扩散到N区的空穴,在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容的示意图如图01.10所示。 当外加正向电压不同时,扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同,这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。x0d编辑本段击穿特性x0d当反向电压增大到一定值时,PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增 加,这种现象称为PN结的击穿,反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电压,如上图所示, PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。x0d1、雪崩击穿x0d阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时,其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电子—空穴对,新产生的载流子在强电场作用下,再去碰撞其它中性原子,又产生新的自由电子—空穴对,如此连锁反应,使阻挡层中的载流子数量急 剧增加,象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中,阻挡层宽,碰撞电离的机会较多,雪崩击穿的击穿电压高。x0d2、齐纳击穿x0d当PN结两边掺杂浓度很高时,阻挡层很薄,不易产生碰撞电离,但当加不大的反向电压时,阻挡层中的电场很强,足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来,产生新的自由电子—空穴对,这个过程 称为场致激发。 一般击穿电压在6V以下是齐纳击穿,在6V以上是雪崩击穿。x0d3、击穿电压的温度特性x0d温度升高后,晶格振动加剧,致使载流子运动的平 均自由路程缩短,碰撞前动能减小,必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数,但温度升高,共价键中的价电子能量状态高,从而齐纳击穿电压随温度升高而降低,具有负的温度系数。6V左右两种击穿将会同时发生,击穿电压的温度系数趋于零。x0d4、稳压二极管x0dPN结一旦击穿后,尽管反向电流急剧变化,但其端电压几 乎不变(近似为V(BR),只要限制它的反向电流,PN结 就不会烧坏,利用这一特性可制成稳压二极管,其电路符号及伏 安特性如上图所示:其主要参数有: VZ 、 Izmin 、 Iz 、 Izmax x0dx0d编辑本段电容特性x0dPN结除具有非线性电阻特性外,还具有非线性电容特性,主要有势垒电容和扩散电容。x0d1、势垒电容x0d势垒区类似平板电容器,其交界两侧存储着数值相等极性相反的离子电荷,电荷量随外加电压而变化,称为势垒电容,用CT表示。 CT = - dQ/dV PN结有突变结和缓变结,现考虑突变结情况(缓变结参见《晶体管原 理》),PN结相当于平板电容器,虽然外加电场会使势垒区变宽或变窄 但这个变化比较小可以忽略, 则CT=εS/L,已知动态平衡下阻挡层的宽度L0,代入上式可得: x0dCT不是恒值,而是随V而变化,利用该特性可制作变容二极管。x0d2、 扩散电容x0d多子在扩散过程中越过PN结成为另一方的少子, 当PN结处于 平衡状态(无外加电压)时的少子称为平衡少子 可以认为阻挡层以外的区域内平衡少子浓度各处是一样的,当PN结处于正向偏置时,N区的多子自由电子扩散到P区成为 P区的非平衡少子,由于浓度差异还会向P 区深处扩散,距交界面越远,非平衡少子浓度越低,其分布曲线见[PN 结的伏 安特性]。当外加正向电压增大时,浓度分布曲线上移,两边 非平 衡少子浓度增加即电荷量增加,为了维持电中性,中性区内的非平衡多子浓度也相应增加,这就是说,当外加电压增加时,P区和N区各自存储的空穴和自由电子电荷量也增加,这种效应相当于在PN结上并联一个电容,由于它是载流子扩散引起的,故称之为扩散电容CD,由半导体物理推导得 CD=( I + Is)τp/VT 推导过程参见《晶体管原理》。 当外加反向电压时 I = Is , CD趋于零。x0d3、 PN结电容x0dPN结的总电容Cj为CT和CD两者之和Cj = CT+CD ,外加正向电 压CD很大, Cj以扩散电容为主(几十pF到几千pF) ,外加反向电压CD趋于零,Cj以势垒电容为主(几pF到几十pF到)。x0d4、变容二极管x0dPN结反偏时,反向电流很小,近似开路,因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件,且其增量电容值随外加电压而变化 利用该特性可制作变容二极管,变容二极管在非线性电路中应用较广泛, 如压控振荡器、频率调制等。

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