千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯第2章模擬電子技術(shù)2.1半導(dǎo)體及二極管大綱要求：控制二極管和穩(wěn)壓管特性、參數(shù)了解載流子，蔓延，漂??；PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力顯然變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯然改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。一．本征半導(dǎo)體圖1晶體中原子的羅列方式共價(jià)健共價(jià)健SiSiSiSi價(jià)電子圖2硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)空穴的浮上是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一個(gè)重要特點(diǎn)。顯然，自由電子和空穴是成對(duì)浮上的，所以稱(chēng)它們?yōu)殡娮涌昭▽?duì)。SiSiSiSiSi自由電子自由電子空穴空穴圖3硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將浮上兩部分電流(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)——電子電流(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴——空穴電流自由電子和空穴都稱(chēng)為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。注重：(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。二．雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著改變。按照摻入雜質(zhì)的化合價(jià)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型和P型兩大類(lèi)。（1）N型半導(dǎo)體：在4價(jià)元素硅（或鍺）晶體中，摻入微量的5價(jià)元素磷（或砷、銻等）后，磷原子將散布于硅原子中，且替代了晶體點(diǎn)陣中某些位置上的硅原子。通常，摻雜所產(chǎn)生的自由電子濃度遠(yuǎn)大于本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子或空穴的濃度，所以雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)超過(guò)本征半導(dǎo)體。顯然，這種半導(dǎo)體中自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度，所以稱(chēng)電子為多數(shù)載流子（majoritycarrier，簡(jiǎn)稱(chēng)多子），空穴為少數(shù)載流子（minoritycarrier，簡(jiǎn)稱(chēng)少子）。因?yàn)檫@種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主要依賴(lài)電子，所以稱(chēng)為Ｎ型半導(dǎo)體或電子型半導(dǎo)體。5價(jià)雜質(zhì)也稱(chēng)為施主雜質(zhì)。（2）P型半導(dǎo)體在硅（或鍺）的晶體中摻入微量的3價(jià)元素硼（或鋁、銦等）后，雜質(zhì)原子也散布于硅原子中，且替代了晶體點(diǎn)陣中某些位置上的硅原子。在這種半導(dǎo)體中，空穴是多子，其數(shù)量主要摻雜的濃度決定；自由電子是少子，其濃度由熱激發(fā)決定。它的導(dǎo)電主要依賴(lài)空穴，因此稱(chēng)為P型半導(dǎo)體或空穴型半導(dǎo)體。3價(jià)雜質(zhì)也稱(chēng)為受主雜質(zhì)。三．半導(dǎo)體中的兩種電流（1）漂浮電流：

自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)所形成的電流。（2）蔓延電流：同一種載流子從濃度高處向濃度低處蔓延所形成的電流稱(chēng)為蔓延電流。四．PN結(jié)1．PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)（a）（b）圖4PN結(jié)的形成暗示圖P區(qū)和N區(qū)交界面處形成的區(qū)域稱(chēng)為PN結(jié)。形成緣故主要有以下三個(gè)：①載流子的濃度差引起多子的蔓延；②隨著多子的蔓延N區(qū)因失去電子會(huì)形成正離子薄層，P區(qū)因失去空穴會(huì)形成負(fù)離子薄層，這種離子薄層形成一個(gè)內(nèi)電場(chǎng)，方向是從N區(qū)指向p區(qū)。內(nèi)電場(chǎng)的浮上對(duì)多子的蔓延起妨礙作用，對(duì)少子的漂浮起促進(jìn)作用。隨著蔓延和漂浮的舉行，總算會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，蔓延電流和漂浮電流相等，這是使交界面形成固定寬度的空間電荷區(qū)(耗盡層)。，我們稱(chēng)這個(gè)空間電荷區(qū)為PN結(jié)。2．PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕杭釉赑N結(jié)上的電壓稱(chēng)為偏置電壓。（1）PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）若P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位，稱(chēng)PN結(jié)外接正向電壓或PN結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏；（a）PN結(jié)暗示圖(b)PN結(jié)加正向電壓圖5PN結(jié)正偏時(shí)的導(dǎo)電情況內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的蔓延加強(qiáng)，形成較大的蔓延電流。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。（2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）（a）PN結(jié)暗示圖(b)PN結(jié)加正向電壓圖6PN結(jié)反偏時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)外接反向電壓或PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏。內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂浮加強(qiáng)，因?yàn)樯僮訑?shù)量很少，形成很小的反向電流。PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。結(jié)論：正偏導(dǎo)通，呈小電阻，電流較大；反偏截止，電阻很大，電流近似為零。3．PN結(jié)的