大连理工大学半导体物理作业2016参考(答案第二版)

第一次作业 1、

区别于半导体器件,功率半导体器件的特点有哪些?

1)能处理电功率的大小,即承受电压和电流 的能力是其最重要的参数

其处理电功率的能力小至毫瓦级,大至兆瓦级, 大多都远大于处理信息的电子器件电力电子器件一般都工作在开关状态

导通时(通态)阻抗很小,接近于短路,管压降接近于零,而电流由外电路决定

2)阻断时(断态)阻抗很大,接近于断路,电流几乎为零,而管子两端电压由外电路决定

电力电子器件的动态特性(开关特性)和参数,也是电力电子器件特性很重要的方面,有些时候甚至上升为第一位的重要问题。 作电路分析时,为简单起见往往用理想开关来代替 有时将其称之为电力电子开关或电力半导体开关。。 3)电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制

在主电路和控制电路之间,需要一定的中间电路对控制电路的信号进行适当放大,这就是电力电子器件的驱动电路(Driving Circuit) 4)为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏,不仅在器件封装上讲究散热设计,在其工作时一般都要安装散热器。

导通时器件上有一定的通态压降,形成通态损耗,阻断时器件上有微小的断态漏电流流过,形成断态损耗,在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗和关断损耗,总称开关损耗。 2、

列出几种常用的电力电子器件,写出英文全称和缩写。 功率二极管 Power Diode

可控硅整流器 Silicon Controlled Rectifier, SCR 门极可关断晶闸管 Gate Turn Off Thyristor, GTO

集成门极换流晶闸管 Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT 绝缘栅双极性晶体管 Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT 3、

什么是理想开关?画出表明其通断过程的电流和电压波形。

关断时可承受正、反向电压(越高越好) 开通时可流过正、反向电流(越大越好)

开通态、关断态均无损耗,状态转换过程无损耗,状态转换过程快速完成(越快越好)

开关寿命长(允许的开关次数越多越好)

与下面的图相比,波形是直上直下的,没有过渡过程。

第二次作业

1、确定晶胞中的原子数:(a)面心立方;(b)体心立方;(c)金刚石晶格。

面心立方:

体心立方:

金刚石晶格:

2、计算如下平面硅原子的面密度:(a)(100),(b)(110),(c)(111)。

3、金刚石结构晶胞,若a 是其晶格常数,求原子密度。 8/a^3

4、半导体的电阻率?

表征物体的导电能力,电导率倒数 5、什么是晶体?晶体主要分几类?

6、什么是晶格?什么是原胞、晶胞?

为了研究晶体的结构,将构成晶体的粒子抽象为一个点,这样得到的空间点阵成为晶格。

原胞:能够完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布的平行六面体单元。 晶胞:能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。 第三次作业

1、整理空带、满带、半满带、价带、导带、禁带、导带底、价带顶、禁带宽度的概念。

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