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第 1 部分 重點整理

1. 目前地球上所發現元素的結構都是由 原子核 和 電子 所組成。

2. 原子核內部主要由 質子 和 中子 組成。

3. 原子內部電子排列是由內往外，依序以 K、 L 、M、N、O、P、Q 等七層

軌道繞著 原子核 為中心運轉，且每一層的電子最大容量為 2n2，n 表示能

層數。

4. 目前最主要的半導體材料是 矽 與 鍺 ，其最外層的電子數目都是 4 個。

5. 在純半導體中，結晶體受到熱能的關係，會致使部分共價鍵破裂，而產生的自

由電子及電洞，則稱為 電子電洞 對。

6. 價電子受熱能作用而脫離原來共價鍵結構，所留下的空位，稱為 電洞 。

7. 本質半導體在絕對零度 0K(－273°C)時，沒有任何電子或電洞存在，可視為

絕緣 體。

8. 在純矽晶體中，欲使電子由共價鍵釋放出來而成自由電子，至少需要 1.1 eV

的能量。

9. 在純鍺晶體中，欲使電子由共價鍵釋放出來而成自由電子，至少需要 0.7 eV

的能量。

10. 在半導體材料之導電特性中，鍺質比矽質較 易 導電。

11. 以砷化鎵為材料的電晶體比矽材料的電晶體，能在較高頻率下使用，主要原因

是 移動率 較快。

12. 在本質半導體中，以本質元素對雜質元素比為 108：1 之比例關係，摻雜正三

價雜質元素（受體），使得 電洞 數目增加，其所形成半導體結構，稱為 P

型 半導體。

13. 受體是指正三價的元素，一般常見的受體雜質元素有 硼 、鋁、鎵、銦。

14. 在 P 型半導體中，其多數載子是 電洞 ，少數載子是 電子 。

15. 在 P 型半導體中，傳導電流的主要載子是 電洞 。

16. 在本質半導體中，以本質元素對雜質元素比為 108：1 之比例關係，摻雜正五

價雜質元素（施體），使得 電子 數目增加，其所形成半導體結構，稱為 N

型 半導體。

17. 施體是指正五價的元素，一般常見的施體雜質元素有 磷 、砷、銻。

18. 在 N 型半導體中，其多數載子是 電子 ，少數載子是 電洞 。

19. 在 N 型半導體中，傳導電流的主要載子是 電子 。

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20. 在熱平衡下，自由負電荷濃度 np和正電荷濃度 pp之乘積為定值（nppp＝ni2），

且與摻入的 雜質 無關。

21. 本質或外質（P 型和 N 型）半導體在帶電性方面是 中性 ，但導電性方面則

會隨溫度的上升而 增加 。

22. PN 接合面處相結合瞬間，N 型側內區域會形成 正離子 ，P 型側內區域會

形成 負離子 ，而整個區域內沒有電子、電洞存在，稱為 空乏 區。

23. PN 接面處正、負離子所形成的電場效應，稱為 障壁 電壓，在常溫時，矽

約為 0.7 V，鍺約為 0.3 V。

24. 二極體在順向偏壓時（P 端接 正極 、N 端接 負極 ），空乏區寬度會 變

小 。

25. 二極體在逆向偏壓時（P 端接 負極 、N 端接 正極 ），空乏區寬度會 變

大 。

26. 二極體在逆向偏壓工作時，由於位障增高，致使多數載子通過接合面不易，只

有 少數 載子流動所形成的漏電流，稱為逆向飽和電流 Is。

27. 逆向飽和電流 Is

(1) 鍺質二極體的逆向飽和電流值（μA）要遠比矽質二極體逆向飽和電流值

（nA） 大 ，二項材料 Is相比約差 1000 倍左右。

(2) 逆向飽和電流 Is 值主要是與 材料 和 溫度 有關，但與 逆向 偏壓

幾乎無關。

28. 二極體在順向偏壓時，其電流值是隨電壓呈 指數 方式遞增。

ID＝Is

D

T

V

Ve 1 （ ）

29. 溫度的變化，會致使二極體兩端的 障壁 電壓與 漏電 電流產生變化。

30. 二極體內部的逆向飽和電流 Is會隨溫度每上升 10 °C其 Is電流值增加 1倍。

Is(t2)＝Is(t

1)

2 1t t

102

31. 二極體順向電壓值會隨溫度上升而 降低 ，其中鍺質二極體的電壓降低率約

為 －1 mV/°C，矽質二極體電壓降低率約為 －2.5 mV/°C。

32. 當二極體施加於逆向偏壓時，電容量主要為 過渡 電容 CT，且此電容值與

逆向偏壓成 反比 。

33. 當二極體施加於順向偏壓時，電容量主要為 擴散 電容 CD，且此電容值與

順向電流成 正比 。

34. 空乏區深入接面 PN 兩端的深度，主要是由其摻入的 雜質 濃度決定，當摻

入濃度愈大者，其深入的深度愈淺；反之，則深度愈深。

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35. 二極體內部動態電阻（或交流電阻）與順向電流成 反比 。

動態交流電阻 rd＝T

D

V

I

。

第 2 部分 隨堂練習（題目前有「＊」者，請見書末解析）

一、選擇題

＊（ D ） 1. 在矽本質半導體中摻雜磷雜質，則所得材料之多數載子為 (A)電洞

(B)中子 (C)質子 (D)電子。

（ B ） 2. 在 N 型半導體中，傳導電流的載子主要是 (A)中子 (B)電子 (C)

電洞 (D)分子。

（ A ） 3. 下列何者不是二極體材料？ (A)雲母 (B)鍺 (C)矽 (D)砷化鎵。

（ B ） 4. 下列有關 PN 二極體產生障壁電壓的原因，何者正確？ (A)P 型半導

體自然產生 (B)PN 接合時自然產生 (C)N 型半導體自然產生 (D)

加偏壓後自然產生。

（ D ） 5. 一般 PN 二極體逆向飽和電流的特性為溫度增高 10℃，則其值將增加

為 (A)5 (B)4 (C)3 (D)2 倍。

（ B ） 6. 在室溫下，未加偏壓之 PN 二極體在 PN 接面附近的狀況為 (A)P 型

半導體帶正電，N 型半導體帶負電 (B)P 型半導體帶負電，N 型半

導體帶正電 (C) P 型及 N 型半導體皆不帶電 (D)P 型及 N 型半導

體所帶之電性不固定。

（ C ） 7. P 型矽質半導體中主要電荷載子是電洞，其傳導電流時 (A)只有電

子傳導 (B)只有電洞傳導 (C)電子、電洞都有傳導 (D)不是電子

也不是電洞傳導。

＊（ B ） 8. 在本質半導體中，摻入下列何項雜質元素，即可成為 N 型半導體？

(A)硼 (B)砷 (C)鎵 (D)銦。

（ C ） 9. 一原子失去電子後，經游離將變成 (A)不帶電 (B)帶負電的離子

(C)帶正電的離子 (D)可能帶正電亦可能帶負電。

＊（ D ）10. 如圖所示，為典型二極體之電流 ID對電壓 VD

在三種不同溫度下之特性曲線，則下列何者正

確？ (A)T1 ＞ T2 ＞ T0 (B)T0 ＞ T1 ＞ T2

(C)T2＞T0＞T1 (D)T2＞T1＞T0。

（ C ）11. 在N型半導體中，其傳導電流的載子主要是 (A)原子 (B)離子 (C)

電子 (D)電洞。

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＊（ C ）12. 下列有關半導體敘述，何者正確？ (A)N 層軌道上可容納最多的電

子數是 18 個 (B)半導體內的電荷傳導主要是靠擴散方式 (C)半導

體材料的電阻係數會隨溫度的上升而下降 (D)在本質半導體內的多

數載子是電子，少數載子是電洞。

（ D ）13. 對一處於絕對零度（0K）之本質半導體，在此本質半導體之兩端加

一電壓；若此本質半導體並未發生崩潰，則在本質半導體內 (A)有

電子流，也有電洞流 (B)有電子流，但沒有電洞流 (C)沒有電子

流，但有電洞流 (D)沒有電子流，也沒有電洞流。

（ C ）14. 在矽晶體中，欲使電子由共價鍵釋放出來，至少需要約多少能量？

(A)0.45 (B)0.72 (C)1.1 (D)1.8 eV。

（ C ）15. 在 P 型半導體中，其傳導電流的少數載子為 (A)原子 (B)離子 (C)

電子 (D)電洞。

（ A ）16. 二極體的空乏區域隨著逆偏電壓的增加，產生何種變化？ (A)增加

(B)減少 (C)不變 (D)先減後增。

（ B ）17. 下列有關在純矽晶體中，摻入施體雜質後的特性敘述，何者錯誤？

(A)電子數目增加 (B)硼元素可作為施體雜質 (C)導電率提升 (D)

矽晶體會成為 N 型。

（ B ）18. 在鍺晶體中，欲使電子由共價鍵釋放出來，至少需要約多少能量？

(A)0.45 (B)0.72 (C)1.1 (D)1.8 eV。

（ A ）19. 在 PN 二極體中，較容易產生電子流的方向是 (A)由 N 型至 P 型區

(B)由 P 型至 N 型區 (C)兩方向都很容易 (D)兩方向都很難。

＊（ D ）20. 在本質半導體中，摻入下列何項雜質元素，即可成為 P 型半導體？

(A)磷 (B)鋅 (C)錳 (D)硼。

＊（ B ）21. 下列關於價電子與自由電子的敘述，何者錯誤？ (A)價電子位於原

子核最外層軌道 (B)價電子成為自由電子會釋放熱能 (C)自由電

子位於傳導帶 (D)價電子脫離原來的軌道所留下之空缺，稱為電洞。

＊（ A ）22. 下列敘述，何者錯誤？ (A)矽和鍺的原子序皆為 14 (B)矽質二極體

的障壁電壓約為 0.7V (C)鍺質二極體的障壁電壓約為 0.3V (D)矽

和鍺皆為四價元素。

（ B ）23. 已知一般 PN 二極體之逆向飽和電流為 Is，順向電壓為 VD，則流過

二極體順向電流 I 為 (A)I＝D

T

V

Ve (B)I＝Is

D

T

V

Ve 1 （ ） (C)I＝D

T

V

Ve

－1 (D)I＝Is

DV

11600Te 1 （ ）。

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（ A ）24. 在 N 型半導體中，電洞的濃度會隨溫度的升高而產生何種變化？

(A)增加 (B)減少 (C)先增後減 (D)不變。

＊（ C ）25. 由於矽質二極體比鍺質二極體的切入電壓大 0.4V，因此鍺質二極體

大於矽質二極體的逆向飽和電流的倍數為 (A)100 (B)500

(C)1000 (D)2000 倍。

二、計算題

1. 有一純矽晶體本質濃度 ni 為 1.51013

cm－3，密度為 510

22cm

－3，若以每 108

個矽原子比例加入一個施體雜質，試求此半導體內部電洞濃度。

答：n

2. 有一矽質 PN 二極體在室溫 25°C 時，其順向電壓值 VD＝0.7V，若將周圍溫度

調高，試求此溫度應上升到多少°C 時，其順向電壓才會變為 0.4V？

答：矽質 VD下降率為 2.5mV/°C

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3. 有一鍺質二極體電路，假設在室溫時的交流電阻為 5Ω，且當時二極體 ηVT＝

25mV，試求此時流經二極體的直流電流。

答：rd＝

4. 有一鍺質二極體在室溫 25°C 時之障壁電壓為 0.3V，試求室溫在 65°C 時之障

壁電壓。

答：VD(65°C)＝0.3－1

20°C 時之逆向飽和電流為 5nA，若將溫度上升至 50°C 時，試求此時二極體內部

之逆向飽和電流。

答：