【电子】模拟电子技术基础 上交大 郑益慧主讲（模拟电路/模电 讲课水平堪比...

第一章 常用半导体器件

1.1基础知识

1.1.1本征半导体

一、半导体

1、概念：导电性介于导体和绝缘体之间

2、本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体

二、本征半导体的晶体结构

三、载流子

1.本征激发

2.自由电子：可导电

3.空穴：价电子依次填补空穴，造成空穴相对移动，也可以导电

4.复合：一对自由电子和空穴湮灭，重新形成共价键，与本征激发互逆

四、本征半导体的载流子浓度

本征激发跟温度相关，温度相关，载流子浓度升高，复合的速度跟浓度相关，复合速度越快，最终复合速度和本征激发速度想等，达到动态平衡

1.1.2 杂质半导体

一、概念

往本征半导体 掺杂 少量 的杂质元素

二、N型半导体

1.掺入磷（P），五价元素

2.多子

自由电子是多数载流子（多子）

3.少子

空穴是少数载流子（少子）

注：

①N型半导体的少子比同等条件下的本征半导体的空穴多

②N型半导体的少子受温度的影响大（基数小）

③N型半导体的多子受温度的影响小（基数大）

④N型半导体的电性：电中性

三、P型半导体

掺入硼，三价元素

1.1.3 PN结

一、PN结的形成

1.扩散运动：浓度差🔥

2.空间电荷区：耗尽层，阻挡层，PN结

3.漂移运动：PN结的作用下，少子向N区移动的现象

4.对称结：多子的扩散运动和少子的漂移运动达到动态平衡

5.不对称结：电荷一样，但浓度不一样会导致PN结的宽窄不同

二、PN的单向导电性

1.外加正向电压（由P到N），外电场削弱内电场，调节电源电压，突破死区后，电流随电压增大呈指数上升，势垒被削弱，扩散运动重新得以恢复，导电

注：限制电流，避免PN结烧掉，加入电阻（限流电阻）起保护作用

2.外加反向电压（由N到P），外电场与内电场一直，PN结阻止作用加强，漂移运动加强（电流小，可忽略，对温度敏感），不导电

3.PN结的伏安特性

三、PN结的电流方程

Is:反向饱和电流，Ut是温度当量，室温下，Utw=26mV

U:PN结所加外电压 Ge: 0.2~0.3V，Si:0.6~0.7V

四、PN结的伏安特性

1.正向特性：

死区

2.反向特性：

Ge的反向电流比Si大

3.反向击穿

（1）雪崩击穿

①掺杂浓度低，PN结加长，外加反向电压不断增大，空间电荷区电场不断加强，类似粒子加速器，撞击共价键，使其电离，价电子变自由电子

②温度越高，所需击穿电压越高🍁

（2）齐纳击穿🏵

①掺杂浓度高，PN结狭窄，很小的电压也能产生较大场强，价电子直接摆脱共价键束缚，形成反向电流，PN结击穿，温度升高

②温度越高，所需击穿电压越低🍁