第8章-章节练习《电工电子技术》（第二版）贾建平，华中科技大学出版社，2021

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教材名称：《电工电子技术》

主编：贾建平

出版社：华中科技大学出版社

版次时间：2021

ISBN：9787568019859

章节练习-第8章

一、单项选择题（60题）

1. 半导体材料具有哪些特性？

A. 导电性能介于导体和绝缘体之间

B. 完全导电

C. 完全不导电

D. 导电性能优于导体

正确答案：A

解析：半导体材料的导电性能介于导体（如金属）和绝缘体（如玻璃、陶瓷）之间，这是半导体材料的基本特性。

2.普通二极管的主要功能是什么？

A. 放大信号

B. 整流

C. 稳压

D. 开关

正确答案：B

解析：普通二极管（如硅二极管）的主要功能是整流，即将交流电转换为直流电。虽然二极管在某些电路中也可以用作开关或稳压元件，但其最基本和广泛的应用是整流。

3.以下哪种二极管属于特殊用途二极管？

A. 整流二极管

B. 发光二极管

C. 稳压二极管

D. 开关二极管

正确答案：B

解析：发光二极管（LED）是一种能将电能转换为光能的特殊二极管，广泛应用于指示灯、显示屏等领域。整流二极管、稳压二极管和开关二极管虽然也是二极管的一种，但通常不被归类为“特殊用途”二极管，而是根据其功能分别归类。

4.晶体管是一种什么类型的电子器件？

A. 电阻器

B. 电容器

C. 三端电子器件

D. 电感器

正确答案：C

解析：晶体管是一种具有三个电极（即基极、发射极和集电极）的电子器件，因此它是一种三端电子器件。晶体管在电子电路中广泛应用于放大、开关和振荡等电路。

5.绝缘栅场效应管（IGFET）属于哪一类半导体器件？

A. 双极型晶体管

B. 单极型晶体管

C. 二极管

D. 电阻器

正确答案：B

解析：绝缘栅场效应管（IGFET），也称为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），是一种单极型晶体管。与双极型晶体管（如BJT）不同，MOSFET的导电沟道主要由电场控制，而不是通过电流控制。因此，MOSFET属于单极型晶体管。

6.绝缘栅场效应管（MOSFET）的导电沟道是如何形成的？

A. 通过外加电压控制栅极下的绝缘层形成反型层

B. 通过热激发产生自由电子

C. 通过掺杂形成固定沟道

D. 通过外加磁场控制

正确答案：A

解析：在绝缘栅场效应管（MOSFET）中，导电沟道是通过外加电压控制栅极下的绝缘层（通常是二氧化硅）与半导体界面处的电荷分布，从而形成反型层（即沟道）。当栅极电压超过一定阈值时，反型层中的载流子（电子或空穴）开始导电。

7.以下哪个参数决定了MOSFET的开启电压（阈值电压）？

A. 栅极长度

B. 栅极宽度

C. 栅极与沟道之间的绝缘层厚度及材料

D. 源极和漏极之间的电压

正确答案：C

解析：MOSFET的开启电压（阈值电压）主要由栅极与沟道之间的绝缘层厚度及材料决定。绝缘层越薄，所需的开启电压越低；绝缘层的材料也会影响开启电压。栅极长度和宽度主要影响MOSFET的沟道电阻和电流处理能力，而源极和漏极之间的电压则影响MOSFET的工作状态和电流大小。

8.在N沟道增强型MOSFET中，当栅极电压大于阈值电压时，沟道中的载流子是：

A. 空穴

B. 正离子

C. 电子

D. 负离子

正确答案：C

解析：在N沟道增强型MOSFET中，沟道是由反型层形成的，反型层中的载流子是电子。当栅极电压大于阈值电压时，栅极下的绝缘层与半导体界面处的电子被吸引到栅极附近，形成反型层（即N沟道），允许电子从源极流向漏极。

9.以下哪个特性是MOSFET相比于BJT（双极型晶体管）的一个主要优势？

A. 更高的电流增益

B. 更低的输入阻抗

C. 更高的输入阻抗和更小的功耗

D. 更快的开关速度但更大的功耗

正确答案：C

解析：MOSFET相比于BJT具有更高的输入阻抗和更小的功耗。MOSFET的栅极与沟道之间是通过绝缘层隔离的，因此输入阻抗非常高，几乎不消耗输入功率。此外，MOSFET的开关速度也通常比BJT更快，因为MOSFET的开关过程主要由栅极电压控制，而BJT的开关过程则涉及载流子的注入和复合。

10.在MOSFET的V-I特性曲线中，当栅极电压低于阈值电压时，漏极电流与漏极电压的关系是：

A. 随漏极电压增加而线性增加

B. 随漏极电压增加而指数增加

C. 几乎为零，不随漏极电压变化

D. 随漏极电压增加而急剧增加

正确答案：C

解析：在MOSFET的V-I特性曲线中，当栅极电压低于阈值电压时，沟道没有形成或仅形成非常浅的沟道，漏极电流几乎为零，并且不随漏极电压的变化而变化。这是因为沟道中的载流子数量非常少，不足以形成有效的电流通路。只有当栅极电压超过阈值电压时，沟道才会形成并允许电流通过。

11.在N沟道耗尽型MOSFET中，即使栅极电压为零，沟道也是存在的。此时，沟道中的载流子主要是：

A. 空穴

B. 正离子

C. 电子

D. 负离子

正确答案：C

解析：在N沟道耗尽型MOSFET中，即使栅极电压为零，由于工艺上的原因，沟道中已经存在一定数量的反型层电子，因此沟道是存在的。这些电子是沟道中的主要载流子。

12.MOSFET的沟道长度对其性能有何影响？

A. 沟道长度越长，开关速度越快

B. 沟道长度越长，导通电阻越小

C. 沟道长度越短，开关速度越快，但可能增加漏电流

D. 沟道长度对性能无影响

正确答案：C

解析：MOSFET的沟道长度越短，栅极对沟道的控制能力越强，开关速度越快。然而，过短的沟道长度可能导致栅极下的电场分布不均匀，增加漏电流和功耗。因此，沟道长度的选择需要在开关速度和漏电流之间进行权衡。

13.以下哪个因素会影响MOSFET的饱和漏极电流？

A. 栅极电压

B. 漏极电压

C. 源极电压

D. 栅极与漏极之间的电阻

正确答案：A

解析：MOSFET的饱和漏极电流是指在一定栅极电压下，漏极电流达到饱和状态时的值。饱和漏极电流主要受栅极电压的控制。当栅极电压增加时，沟道中的载流子数量增加，漏极电流也随之增加，直到达到饱和状态。漏极电压和源极电压虽然也会影响漏极电流，但在饱和状态下，它们的影响相对较小。栅极与漏极之间的电阻主要影响MOSFET的功耗和稳定性，对饱和漏极电流的影响不大。

14.在MOSFET的应用中，为了减小功耗和提高效率，通常希望：

A. 栅极电压尽可能高

B. 漏极电压尽可能低

C. 源极电压保持不变

D. 栅极与漏极之间的绝缘层尽可能薄

正确答案：D

解析：在MOSFET的应用中，为了减小功耗和提高效率，需要降低栅极驱动电压和栅极电流。由于栅极电流非常小（几乎为零），因此主要关注的是栅极电压。然而，直接降低栅极电压会导致沟道导电性变差，影响MOSFET的性能。因此，更有效的方法是减小栅极与漏极之间的绝缘层厚度，以降低所需的栅极电压。这样可以在保证性能的同时减小功耗和提高效率。需要注意的是，绝缘层厚度不能过薄，否则会导致栅极击穿和漏电流增加。

15.以下哪个参数描述了MOSFET在开关过程中的速度？

A. 饱和漏极电流

B. 阈值电压

C. 栅极电容

D. 导通电阻

正确答案：C

解析：MOSFET在开关过程中的速度主要受栅极电容的影响。栅极电容是栅极与沟道之间以及栅极与其他电极之间形成的电容。在开关过程中，需要对栅极电容进行充电和放电，因此栅极电容的大小决定了开关速度的快慢。饱和漏极电流、阈值电压和导通电阻虽然也是MOSFET的重要参数，但它们主要描述了MOSFET在稳态下的性能，而不是开关过程中的速度。

16.在MOSFET的制造工艺中，为了减小栅极电容并提高开关速度，通常采用的方法是： 

A. 增加栅极面积

B. 减小栅极与沟道之间的绝缘层厚度

C. 使用高介电常数的绝缘材料

D. 缩小栅极长度并优化栅极形状

正确答案：D

解析：栅极电容主要由栅极与沟道之间以及栅极与其他电极之间形成的电容组成。为了减小栅极电容并提高开关速度，需要减小栅极与沟道之间的电容以及栅极与其他电极之间的电容。这通常通过缩小栅极长度并优化栅极形状来实现，如采用T型栅、L型栅等结构，以减少栅极与沟道之间的重叠面积，从而降低栅极电容。增加栅极面积会增大栅极电容，减小栅极与沟道之间的绝缘层厚度虽然可以降低所需的栅极电压，但也会增大栅极电容，因此不是提高开关速度的有效方法。使用高介电常数的绝缘材料可能会增加栅极电容，因为介电常数越高，电容越大。

17.MOSFET的亚阈值导电是指：

A. 当栅极电压低于阈值电压时，沟道中的载流子数量非常少，但仍能形成微弱的电流

B. 当栅极电压高于阈值电压时，沟道中的载流子数量迅速增加，形成较大的电流

C. 沟道中的载流子数量与栅极电压无关，仅受温度影响

D. 沟道中的载流子数量与漏极电压成正比

正确答案：A

解析：MOSFET的亚阈值导电是指当栅极电压低于阈值电压时，虽然沟道没有形成或仅形成非常浅的沟道，但沟道中仍有一定数量的载流子（主要是反型层中的载流子或由于热激发产生的载流子），因此仍能形成微弱的电流。这种电流通常比栅极电压高于阈值电压时的沟道电流小得多，但在某些应用中（如低功耗电路）仍需考虑其影响。

18.以下哪个因素会影响MOSFET的热稳定性？

A. 栅极电压

B. 漏极电流

C. 栅极与漏极之间的绝缘层材料

D. 源极电压

正确答案：C

解析：MOSFET的热稳定性主要受栅极与漏极之间的绝缘层材料的影响。绝缘层材料的热稳定性决定了MOSFET在高温下的工作可靠性。如果绝缘层材料在高温下容易发生退化或击穿，那么MOSFET的性能和寿命将受到影响。栅极电压、漏极电流和源极电压虽然也会影响MOSFET的性能和功耗，但它们主要影响的是MOSFET在稳态下的工作特性，而不是热稳定性。

19.在MOSFET的V-I特性曲线中，当栅极电压高于阈值电压且漏极电压较低时，漏极电流与漏极电压的关系是：

A. 随漏极电压增加而线性增加

B. 随漏极电压增加而指数增加

C. 随漏极电压增加而急剧增加，然后趋于饱和

D. 几乎为零，不随漏极电压变化

正确答案：A

解析：在MOSFET的V-I特性曲线中，当栅极电压高于阈值电压且漏极电压较低时，沟道已经形成并允许电流通过。此时，漏极电流与漏极电压之间的关系是线性的，即漏极电流随漏极电压的增加而线性增加。这是因为在这个区域内，沟道中的载流子数量足够多，可以形成有效的电流通路，并且漏极电压的增加会导致更多的载流子被加速并通过沟道。

20.以下哪个参数描述了MOSFET在反向偏置条件下的漏电流大小？

A. 阈值电压

B. 击穿电压

C. 亚阈值斜率因子

D. 反向漏电流

正确答案：D

解析：在MOSFET的反向偏置条件下（即栅极电压低于阈值电压且漏极电压较高时），虽然沟道没有形成或仅形成非常浅的沟道，但仍会有一定的漏电流通过。这种漏电流通常被称为反向漏电流或反向饱和电流。它描述了MOSFET在反向偏置条件下的漏电流大小。阈值电压描述了MOSFET开启沟道所需的栅极电压大小；击穿电压描述了MOSFET在反向偏置条件下能承受的最大电压而不发生击穿；亚阈值斜率因子描述了MOSFET在亚阈值导电区域内的电流-电压关系特性。因此，这些参数都不直接描述反向偏置条件下的漏电流大小。

21.MOSFET的沟道宽度主要受到哪个因素的影响？

A. 栅极电压

B. 漏极电压

C. 源极和漏极之间的距离

D. 栅极长度和工艺参数

正确答案：D

解析：MOSFET的沟道宽度是指沟道在垂直于电流流动方向上的尺寸。这个宽度主要受到栅极长度和工艺参数的影响。栅极长度越短，通常沟道宽度也会相应减小，但工艺参数的优化可以调整沟道宽度的具体值。栅极电压主要影响沟道的开启和关闭，以及沟道中的载流子浓度，但不直接决定沟道的宽度。漏极电压主要影响沟道中的电场分布和载流子的运动状态，同样不直接决定沟道的宽度。源极和漏极之间的距离主要影响沟道的长度，而不是宽度。

22.在MOSFET的制造过程中，为了减小沟道电阻并提高导通能力，可以采取的措施是：

A. 增加栅极长度

B. 减小栅极与沟道之间的绝缘层厚度

C. 增大栅极与源极之间的寄生电阻

D. 减小沟道宽度

正确答案：B

解析：沟道电阻是MOSFET在导通状态下的一种重要电阻，它决定了MOSFET的导通能力和功耗。为了减小沟道电阻并提高导通能力，可以采取的措施之一是减小栅极与沟道之间的绝缘层厚度。这样可以降低栅极电压对沟道的控制难度，使得在相同的栅极电压下，沟道中的载流子浓度更高，从而减小沟道电阻。增加栅极长度会增大沟道电阻，因为沟道长度越长，载流子通过沟道所需的路径就越长，电阻也就越大。增大栅极与源极之间的寄生电阻会增大MOSFET的总电阻，不利于提高导通能力。减小沟道宽度虽然可以在一定程度上增加沟道中的载流子浓度，但也会增大沟道电阻的横向分量，因此不是有效的措施。

23.以下哪个参数可以用来描述MOSFET的跨导？

A. 栅极电容

B. 漏极电流与栅极电压之间的比值

C. 阈值电压

D. 击穿电压

正确答案：B

解析：MOSFET的跨导（或称为互导）是一个重要的电学参数，它描述了栅极电压对漏极电流的控制能力。跨导的定义是漏极电流的变化量与栅极电压的变化量之间的比值，即ΔId/ΔVg。因此，选项B“漏极电流与栅极电压之间的比值”虽然表述不完全准确（应为变化量之间的比值），但最接近跨导的定义。栅极电容主要影响MOSFET的开关速度，而不是跨导。阈值电压描述了MOSFET开启沟道所需的栅极电压大小，与跨导无直接关系。击穿电压描述了MOSFET在反向偏置条件下能承受的最大电压而不发生击穿，同样与跨导无直接关系。

24.MOSFET在数字电路中的主要应用之一是作为：

A. 信号放大器

B. 信号发生器

C. 开关元件

D. 稳压电源

正确答案：C

解析：MOSFET在数字电路中的主要应用之一是作为开关元件。由于MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、功耗低等优点，因此非常适合用于数字电路中的开关操作。在数字电路中，MOSFET通常被用作逻辑门电路（如与门、或门、非门等）的基本构成单元，通过控制栅极电压来实现电路的开关功能。信号放大器主要使用双极型晶体管（如NPN或PNP晶体管）来实现。信号发生器通常使用振荡电路来产生周期性信号。稳压电源则主要使用稳压二极管或稳压集成电路来实现。

25.以下哪个因素最不可能影响MOSFET的阈值电压？

A. 栅极与沟道之间的绝缘层厚度

B. 栅极材料

C. 沟道掺杂浓度

D. 源极和漏极之间的距离

正确答案：D

解析：MOSFET的阈值电压是描述其开启沟道所需栅极电压大小的重要参数。它受到多种因素的影响，包括栅极与沟道之间的绝缘层厚度、栅极材料、沟道掺杂浓度等。栅极与沟道之间的绝缘层厚度越薄，所需的栅极电压就越低。栅极材料的功函数也会影响阈值电压的大小。沟道掺杂浓度越高，所需的栅极电压就越高，因为需要更大的电场来克服掺杂原子对载流子的束缚作用。然而，源极和漏极之间的距离主要影响沟道的长度和漏极电流的大小，对阈值电压的影响较小或可以忽略不计。因此，选项D最不可能影响MOSFET的阈值电压。

26.在MOSFET中，当栅极电压足够高以形成强反型层时，沟道中的载流子主要来源于：

A. 源极注入

B. 漏极注入

C. 栅极感应

D. 衬底热激发

正确答案：D

解析：在MOSFET中，当栅极电压足够高以形成强反型层时，沟道中的载流子主要来源于衬底的热激发。在强反型条件下，栅极电压产生的电场使得衬底中的价电子被拉到沟道中，形成反型层，这些电子就是沟道中的载流子。源极和漏极虽然也向沟道中提供载流子，但在强反型条件下，它们的作用相对较小。栅极感应主要影响沟道的开启和关闭，而不是载流子的来源。因此，选项D是正确的。

27.MOSFET的沟道长度调制效应是指： 

A. 沟道长度随栅极电压的变化而变化

B. 沟道宽度随栅极电压的变化而变化

C. 沟道长度随漏极电压的变化而变化

D. 沟道中的载流子浓度随栅极电压的变化而变化

正确答案：C

解析：MOSFET的沟道长度调制效应是指沟道长度随漏极电压的变化而变化的现象。当漏极电压增加时，由于漏极附近的电场强度增加，会导致沟道末端附近的载流子浓度降低，形成所谓的“夹断区”。这个夹断区会使得沟道的有效长度变短，从而影响MOSFET的电流-电压特性。因此，选项C是正确的。选项A和B分别描述了沟道长度和宽度随栅极电压的变化，但这并不是沟道长度调制效应。选项D描述了沟道中的载流子浓度随栅极电压的变化，这是MOSFET的基本工作原理之一，但也不是沟道长度调制效应。

28.以下哪个参数可以用来描述MOSFET的开关速度？

A. 阈值电压

B. 栅极电容

C. 漏极饱和电流

D. 击穿电压

正确答案：B

解析：MOSFET的开关速度主要受到栅极电容的影响。栅极电容越大，充放电所需的时间就越长，因此开关速度就越慢。相反，栅极电容越小，充放电所需的时间就越短，开关速度就越快。阈值电压主要描述了MOSFET开启沟道所需的栅极电压大小，与开关速度无直接关系。漏极饱和电流描述了MOSFET在饱和状态下的漏极电流大小，同样与开关速度无直接关系。击穿电压描述了MOSFET在反向偏置条件下能承受的最大电压而不发生击穿，与开关速度也无关。因此，选项B是正确的。

29.在MOSFET的I-V特性曲线中，当栅极电压高于阈值电压且漏极电压逐渐增加时，漏极电流将：

A. 保持不变

B. 随漏极电压线性增加

C. 随漏极电压非线性增加，然后趋于饱和

D. 随漏极电压急剧增加，然后突然减小

正确答案：C

解析：在MOSFET的I-V特性曲线中，当栅极电压高于阈值电压且漏极电压逐渐增加时，漏极电流将随漏极电压非线性增加，然后趋于饱和。在初始阶段，由于沟道已经开启，漏极电流随漏极电压的增加而迅速增加。然而，随着漏极电压的进一步增加，沟道末端的电场强度增加，导致夹断区的形成。这个夹断区会限制漏极电流的增加，使得漏极电流趋于饱和。因此，选项C是正确的。选项A、B和D分别描述了漏极电流保持不变、随漏极电压线性增加以及随漏极电压急剧增加然后突然减小的情况，这些都不符合MOSFET的I-V特性曲线。

30.以下哪个因素最不可能影响MOSFET的击穿电压？

A. 栅极与沟道之间的绝缘层厚度

B. 栅极与漏极之间的距离

C. 沟道掺杂浓度

D. 源极和漏极之间的寄生电阻

正确答案：D

解析：MOSFET的击穿电压主要受到栅极与沟道之间的绝缘层厚度、栅极与漏极之间的距离以及沟道掺杂浓度等因素的影响。栅极与沟道之间的绝缘层越厚，击穿电压通常越高。栅极与漏极之间的距离越大，击穿电压也越高。沟道掺杂浓度越高，击穿电压通常越低，因为高掺杂浓度会导致更高的电场强度和更低的击穿电压。然而，源极和漏极之间的寄生电阻主要影响MOSFET的导通电阻和功耗，对击穿电压的影响较小或可以忽略不计。因此，选项D是最不可能影响MOSFET击穿电压的因素。