重读模电教材二_常用半导体器件

本振半导体：纯净具有晶体结构 中性

晶格：晶体中排列整齐的点阵。

共用电子 共价键

常用半导体：SI Ge 四价元素 导电性介于半导体和绝缘体之间。

在晶体结构的半导体中人为加入特定的杂质元素，导电性具有可控，在阳光和辐射条件下，其导电性还能发生变化，可以制作成各种电子器件。

 

自由电子：价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键束缚，成为自由电子

空穴：自由电子挣脱后，在共价键中留有一个空位置，称为空穴。

 

运载电荷的粒子称为载流子。

导体中只有一种载流子，即自由电子导电。

而本振半导体有两种载流子，自由电子和空穴

Why?

导体,一般指金属,其在常温下的金属晶体结构与晶体硅等半导体是大不相同的,虽然名义上金属在非化合态的时候电子轨道最外层也有1-4个电子在围绕原子核高速旋转,看起来是受原子核严密控制的,但实际上金属晶体的结构却十分松散,金属原子之间可以滑动,这就是为什么金属有或多或少的延展性,而电子们的活动就更为自由,当有外电压的作用时,他们就会发生定向移动,形成电流.半导体晶体的内部结构相比之下就牢固得多,特别是体现在原子核对其外层电子的作用力较强,当电子离开原子核的时候,原子核对电子原来的作用力就在原先电子存在处形成了"力量真空",就是我们所说的空穴.而金属的力量相比之下小得多,当失去电子之后就不能认为出现了"力量真空”.所以,只有在描述半导体导电原理是才引入“空穴”这个概念

本振半导体导电性能很低，在一定温度下会发生本振激发和复合情况，当复合和激发相等会发生动态平衡。本振半导体载流子浓度公式略。

B.杂质半导体

N型：5价如磷

5价外有5个电子，形成共价键后会多一个电子，很容易挣脱。自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子，由于杂质原子可以提供电子-----施主原子

P型：3价如硼 自由电子为少数载流子，空穴为多数载流子，由于杂质原子可以提供电子-----受主原子

 

PN结：单向导电性

扩散运动：浓度高----浓度低 扩散运动

在交界面，P区出现负离子，N区出现正离子区，它们不能移动的，称为空间电荷区。

漂移运动：在电场力的作用下，载流子的运动。

在内电场作用下：少子产生漂移运动，空穴从N区到P区，自由电子从N区到P区。

 

PN结加正向电压时，耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。外电源可以源源不断的向P区提供空穴。

 

PN结加反向电压时，反向耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。

 

PN结的电流方程

 

 

 

 PN结的电容效应

  结电容等于势垒电容与扩散电容之和。势垒电容是因为空间电容在外加电压增大而减小，与电容器充放电过程相似而存在。势垒电容和扩散电容都很小，pF级别，在高频信号作用下不能忽略。