半导体器件知识点归纳三
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识半导体器件的基本知识，真是个神奇的世界。
咱们常常提到“半导体”，脑海里浮现出那些小小的芯片，觉得它们离我们有点遥远。
其实，半导体就在我们身边，像个无形的助手，让生活变得更加便利。
一、半导体的基本概念1.1 半导体是什么？半导体，简单来说，就是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它们在某些条件下能导电，在其他情况下又不导电。
是不是听上去有点神秘？其实，最常见的半导体材料就是硅。
我们用的手机、电脑，里面的处理器，几乎都离不开硅的身影。
1.2 半导体的特性半导体有很多奇妙的特性，比如它的电导率。
温度变化、杂质掺入，都会影响它的导电性能。
说白了，半导体的电性就像人心一样，瞬息万变。
通过控制这些特性，工程师们可以设计出各种各样的电子器件。
二、半导体器件的类型2.1 二极管咱们来聊聊二极管。
这小家伙看似简单，却是半导体世界的基石。
二极管只允许电流朝一个方向流动。
它就像个单行道，确保电流不走回头路。
常见的应用就是整流器，把交流电转成直流电。
这在生活中非常重要，大家用的手机充电器，就离不开二极管的帮助。
2.2 晶体管接下来是晶体管。
晶体管的发明可谓是科技界的一场革命。
它不仅能放大电信号，还能用作开关，控制电流的流动。
晶体管的出现，让电子产品变得更小、更快。
你知道吗？现代计算机的核心，CPU，里面就有成千上万的晶体管在默默工作。
2.3 其他器件还有很多其他的半导体器件，比如场效应管、光电二极管等。
每种器件都有其独特的用途和应用领域。
它们一起构成了一个复杂而又和谐的生态系统。
可以说，半导体器件的多样性是现代科技发展的动力。
三、半导体的应用3.1 消费电子说到应用，咱们首先想到的就是消费电子。
手机、平板、电视，都是半导体的舞台。
随着科技的进步，半导体技术不断演变，产品功能越来越强大，性能越来越高。
可以说，半导体让我们的生活变得丰富多彩。
3.2 工业应用除了消费电子，半导体在工业中也大显身手。
自动化设备、传感器、控制系统，全都依赖于半导体技术的支持。
第一章半导体器件基础知识
第一节
第 一 节 半 导 体 的 基 本 知 识
第二节
第三节
第四节
第五节
江 西 应 用 技 术 职 业 学 院
3
第一章 半导体器件基础知识
本章概述
第一节
第二节
三、本征半导体 纯净的不含任何杂质、晶体结构排列整齐的半导体。 共价键：相邻原子共有价电子所形成的束缚。半导体中 有自由电子和空穴两种载流子参与导电。 空穴产生：价电子获得能量挣脱原子核吸引和共价键束 缚后留下的空位，空穴带正电。
+ + VD
第二节
第 二 节 半 导 体 二 极 管
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第三节
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第四节
第五节
江 西 应 用 技 术 职 业 学 院
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第一章 半导体器件基础知识
六、特殊二极管
本章概述
第一节
1．发光二极管 发光二极管（LED）是一种将电能转换成光能的特殊二极管，它的外 型和符号如图1－12所示。在LED的管头上一般都加装了玻璃透镜。
R
+ VD +
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第一节
第二节
第 二 节 半 导 体 二 极 管
第三节
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第四节
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第五节
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图1－８ 单向限幅电路 江 西 应 用 技 术 职 业 学 院
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第一章 半导体器件基础知识
本章概述
(2)双向限幅电路 通常将具有上、下门限的限幅电路称为双向限幅电路，电路 及其输入波形如图1-９所示。图中电源电压U1、U2用来控制它的上、 下门限值。
半导体器件的基础知识
4．判断三极管 ICEO 的大小
1．片状三极管的封装
小功率三极管：额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率三极管，一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
1 — 基极，2 — 发射极，3 — 集电极。
若为 NPN 型三极管，将黑红表笔分别接另两个引脚，用手指捏住基极和假设的集电极，观察表针摆动。再将假设的集电极和发射极互换，按上述方法重测。比较两次表针摆幅，摆幅较大的一次黑表笔所接的管脚为集电极，红表笔所接的管脚为发射极。
若为 PNP 型三极管，只要将红表笔和黑表笔对换再按上述方法测试即可。
1.2.6 片状三极管
1.2 半导体三极管
1.2 半导体三极管
1—基极，3—发射极，2、4（内部连接在一起）—集电极。
大功率三极管：额定功率在 1 W ~ 1.5 W 的大功率三极管，一般采用 SOT-89 形式封装 。
1.2 半导体三极管
带阻片状三极管 在三极管的管芯内加入一只或两只偏置电阻的片状三极管称带阻片状三极管。
1.2 半导体三极管
方法：分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个 PN 结的正、反向电阻异常，就可判断三极管已坏。
万用表置于“R 1 k ”挡或 “R 100”挡位。
2．判断三极管的好坏
1.2 半导体三极管
半导体三极管
01
02
3．判断三极管 的大小
以 NPN 型为例，用万用表测试 C、E 间的阻值，阻值越大，表示 ICEO 越小。
（1）正向导通：电源正极接 P 型半导体，负极接 N 型半导体，电流大。
半导体器件物理与工艺笔记
半导体器件物理与工艺笔记半导体器件物理与工艺是一个关于半导体器件的科学领域，主要研究半导体材料的性质、器件的物理原理以及制造工艺等方面的知识。
以下是一些关于半导体器件物理与工艺的笔记：1. 半导体基本概念：- 半导体是指在温度较高时表现出导电性的材料，但在室温下又是非导体的材料。
- 半导体材料有两种类型：N型半导体和P型半导体。
N型半导体是掺杂了电子供体（如磷或砷）的半导体，P型半导体是掺杂了空穴供体（如硼或铝）的半导体。
2. PN结：- PN结是由N型半导体和P型半导体通过扩散而形成的结构。
- 在PN结中，N区的自由电子从N区向P区扩散，而P区的空穴从P区向N区扩散，产生了电子-空穴对的复合，形成正负离子层。
- 在PN结的平衡态下，电子从N区向P区扩散的电流等于空穴从P区向N区扩散的电流，从而形成零电流区域。
3. PN结的运行状态：- 正向偏置：将P区连接到正电压，N区连接到负电压，使PN结变突。
此时，电子从N区向P区流动，空穴从P区向N区流动，形成正向电流。
- 反向偏置：将P区连接到负电压，N区连接到正电压。
此时，电子从P区向N区流动，空穴从N区向P区流动，形成反向电流。
- 断电区：当反向电压超过一定电压（称为击穿电压）时，PN结会进入断电区，电流急剧增加。
4. 半导体器件制造工艺：- 掺杂：在制造半导体器件时，需要将掺杂剂（如磷、硼等）加入到半导体材料中，改变半导体的电子结构，使其成为N型或P型半导体。
- 光刻：通过光刻技术，在半导体材料表面上制作出微小的图案，用于制造电路中的导线和晶体管等元件。
- 氧化：将半导体材料置于高温下与氧气反应，形成一层硅氧化物薄膜，用于对半导体器件进行绝缘和隔离。
- 金属沉积：将金属材料沉积在半导体材料上，用于制造电子元件中的金属电极。
- 焊接：将多个半导体器件通过焊接技术连接在一起，形成电子电路。
这些只是半导体器件物理与工艺的一部分内容，该领域还涉及到更深入的知识和技术。
半导体器件知识点
半导体器件知识点半导体器件是指基于半导体材料制造的用于控制和放大电信号的电子元件。
它在现代电子技术中扮演着重要的角色，广泛应用于计算机、通信、消费电子、能源等领域。
本文将介绍与半导体器件相关的几个重要知识点。
一、半导体材料半导体器件的核心是半导体材料。
半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有一定的导电性能。
常见的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge)等。
它们具有禁带宽度，当外加电场或温度变化时，半导体的导电性能会发生变化。
二、PN结PN结是半导体器件中最基本的结构之一。
它由P型半导体和N型半导体的结合组成。
P型半导体中的载流子主要是空穴，N型半导体中的载流子主要是电子。
PN结的形成使得电子和空穴发生扩散运动，形成电场区域，从而产生电流。
三、二极管二极管是一种基本的半导体器件。
它由PN结组成，具有单向导电性能。
正向偏置时，电流顺利通过；反向偏置时，电流几乎无法通过。
二极管广泛用于电源电路、信号检测和电波混频等应用。
四、晶体管晶体管是半导体器件中的重要组成部分，常见的有三极管和场效应晶体管。
它可以实现电流放大和控制，是现代电子设备中的核心部件之一。
晶体管广泛应用于放大器、开关、时钟和计算机存储器等领域。
五、集成电路集成电路是将大量的晶体管、电阻、电容和其他元件集成在同一片半导体芯片上。
它具有体积小、功耗低和可靠性高的特点。
集成电路分为模拟集成电路和数字集成电路，应用于电子计算机、通信设备和消费电子产品等领域。
六、光电器件光电器件是利用光与半导体材料相互作用的器件。
常见的光电器件有光电二极管、光敏电阻、光电晶体管和光电开关等。
光电器件广泛应用于光通信、光电转换、激光器等领域。
七、功率半导体器件功率半导体器件是用于大电流和高电压应用的特殊半导体器件。
常见的功率半导体器件有晶闸管、功率二极管和功率MOSFET。
功率半导体器件广泛应用于电动车、工业控制和能源转换等领域。
八、封装技术为了保护和连接半导体芯片，需要进行封装。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识在当今科技飞速发展的时代，半导体器件已经成为了现代电子技术的核心基石。
从我们日常使用的智能手机、电脑，到各种先进的医疗设备、航空航天系统，半导体器件无处不在，深刻地影响着我们的生活和社会的发展。
那么，什么是半导体器件？它们是如何工作的？又有哪些常见的类型和应用呢？接下来，让我们一起走进半导体器件的世界，探寻其中的奥秘。
一、半导体的基本特性要理解半导体器件，首先需要了解半导体材料的特性。
半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。
半导体的导电性可以通过掺杂等方式进行精确控制，这使得它们在电子器件中具有独特的应用价值。
半导体的一个重要特性是其电导特性对温度、光照等外部条件非常敏感。
例如，随着温度的升高，半导体的电导通常会增加。
此外，半导体还具有光电效应，即当半导体受到光照时，会产生电流或改变其电导特性，这一特性在太阳能电池、光电探测器等器件中得到了广泛应用。
二、半导体器件的工作原理半导体器件的工作原理主要基于 PN 结。
PN 结是在一块半导体材料中，通过掺杂工艺形成的P 型半导体区域和N 型半导体区域的交界处。
P 型半导体中多数载流子为空穴，N 型半导体中多数载流子为电子。
当P 型半导体和 N 型半导体结合在一起时，由于两种区域的载流子浓度差异，会发生扩散运动，形成内建电场。
在 PN 结上加正向电压（P 区接正，N 区接负）时，内建电场被削弱，多数载流子能够顺利通过 PN 结，形成较大的电流，此时 PN 结处于导通状态。
而加反向电压时，内建电场增强，只有少数载流子能够形成微小的电流，PN 结处于截止状态。
基于 PN 结的这一特性，可以制造出二极管、三极管等多种半导体器件。
三、常见的半导体器件1、二极管二极管是最简单的半导体器件之一，它只允许电流在一个方向上通过。
二极管在电路中常用于整流（将交流电转换为直流电）、限幅、稳压等。
例如，在电源适配器中，二极管组成的整流电路将交流市电转换为直流电，为电子设备供电。
半导体器件基础知识
半导体基础知识一、半导体本础知识（一）半导体自然界的物质按其导电能力区别，可分为导体、半导体、绝缘体三类。
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之前的物质，其电阻率在10-3~109Ω范围内。
用于制作半导体元件的材料通常用硅或锗材料。
（二）半导体的种类在纯净的半导体中掺入特定的微量杂质元素，能使半导体的导电能力大提高。
掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。
根据掺杂元素的性质不同，杂质半导体可分为N型和P型半导体。
（三）PN结及其特性1、PN结：PN结是构成半导体二极管、三极管、场效应管和集成电路的基础。
它是由P型半导体和N型半导体相“接触”后在它们交界处附近形成的特殊带电薄层。
2、PN结的单向导电性：当PN结外加正向电压（又叫正向偏置）时，PN结会表现为一个很小的电阻，正向电流会随外加的电压的升高而急速上升。
称这时的PN结处于导通状态。
当PN结外加反向电压（以叫反向偏置）时，PN结会表现为一个很大的电阻，只有极小的漏电流通过且不会随反向电压的增大而增大，这时的电流称为反向饱和电流。
称这时的PN结处于截止状态。
当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。
这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。
3、频率特性由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。
导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。
二、半导体二极管（一）半导体二极管及其基本特性1、半导体二极管：半导体二极管（简称为二极管）是由一个PN结加上电极引线并封装在玻璃或塑料管壳中而成的。
其中正极（或称为阳极）从P区引出，负极（或称为阴极）从N区引出。
以下是常见的一些二极管的电路符号：普通二极管稳压二极管发光二极管整流桥堆2、二极管的伏安特性二极管的伏安特征如下图所示：二极管的伏安特性曲线（二）二极管的分类二极管有多种分类方法1、按使用的半导体材料分类二极管按其使用的半导体材料可分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管、磷化镓二极管等。
半导体主要知识点梳理总结
半导体主要知识点梳理总结半导体主要知识点梳理总结作为当今时代信息技术和电子工业的核心材料，半导体在现代社会扮演着至关重要的角色。
从微芯片到太阳能电池，从智能手机到电子器件，半导体无处不在。
对于想要了解半导体的读者来说，本文将梳理总结半导体的主要知识点，帮助读者建立起一个全面而深入的理解。
一、半导体的基本概念半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有导电性能，但电阻较高。
半导体的导电性通过施加外加电压或光照来控制。
半导体的内部结构由两种材料的组合形成，即P型半导体和N型半导体。
P型半导体中主要存在电子缺陷，称为空穴，而N型半导体中存在过量的自由电子。
半导体的导电性质与其能带结构有关。
能带是描述材料中电子能量的概念，包括价带和导带。
价带是电子处于较低能级的带，而导带是电子处于较高能级的带。
半导体的导电能力取决于价带与导带之间的能隙，也就是电子跃迁的能量差。
如果能隙较小，电子容易从价带跃迁到导带，因此导电性能较好。
而如果能隙较大，电子跃迁需要更高的能量，导电性能较差。
二、PN结与二极管PN结是半导体器件中最基本的结构之一。
它是由P型和N 型半导体材料的交界处形成的结构。
PN结的形成依靠半导体材料中的杂质原子掺杂。
其中P型区域被掺杂有五价元素，如硼，而N型区域被掺杂有三价元素，如磷。
PN结中的P区域和N区域形成了电势差，在静态情况下形成了一个静电势垒。
二极管是基于PN结的一种半导体器件。
它具有单向导电性，即只有一个方向上才能导电。
正向偏压情况下，即P端电压高于N端，这时PN结处的电势垒会减小，电子和空穴会发生再结合，导电能力增强。
而在反向偏压情况下，电势垒增大，使得电流难以流过，呈现出不导电的状态。
二极管在电子电路中常用于整流、开关和波形修整等方面。
三、场效应管与晶体管场效应管（FET）是另一种PN结基础上发展起来的半导体器件。
它是一种通过操控电场来控制电流的器件。
FET主要由掺杂有两个N型材料之间的P型沟道构成。
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四、MOSFET
1、分类
FET：JFET、MESFET、IGFET(MOSFET)
MOSFET：增强型NMOS、增强型PMOS、耗尽型NMOS、耗尽型PMOS，增强与耗尽由阈值电压决定，常用为增强型器件。
2、结构
四端：G（栅）、D（漏）、S（源）、B（衬底），源区和漏区之间为沟道，栅极电压控制沟道的导通与关闭，源极和漏极电压控制沟道电流的大小。
3、工作原理
NMOS：栅压小于阈值电压，沟道关闭；栅压大于等于阈值电压时，沟道导通，沟道电流随漏源电压增大而增大，直到饱和；
PMOS：栅压大于阈值电压，沟道关闭；栅压小于等于阈值电压时，沟道导通，沟道电流随源漏电压增大而增大，直到饱和。
4、工作区间（定性讨论）
在栅源电压（V GS）大于阈值电压（V T）的情况下
线性区：源漏电压（V DS）很小，漏极电流（I D）与V DS成线性关系；
饱和区：V DS逐渐增大到一定值时，I D达到一个饱和值，不再随V DS增大而增大；
击穿区：V DS继续增大，达到漏源击穿电压BV DS，导致I D急剧增加。
5、阈值电压
具体定义、原理、公式推导参看书上，通过公式可以总结出影响阈值电压的几个因素，对于阈值电压的理解非常重要，阈值电压的大小关系到器件的工作状态及电压范围，器件设计和电路设计中都是一个及其重要的参数。
用NMOS简单概括一下：NMOS衬底为P型半导体，源漏区分别是N型掺杂，栅极为0电压时，沟道跟衬底一样，是P型，不存在导电电子，没有电流产生；当栅极电压为正并逐渐增大时，正电压会排斥沟道空穴向衬底方向移动，同时吸引衬底电流流向沟道，使得沟道电子越来越多，最终导致沟道类型发生反型；当栅极电压达到一个被称之为阈值电压的值时，沟道发生强发型，沟道电子在漏源电压作用下由源区向漏区移动，产生电流，即器件开启。
PMOS的机理可以类似分析，只是需要注意PMOS沟道导电的是空穴。
在定性理解机理的基础上一定按照书上的推导定量的得到阈值电压的公式，并且记住，再次强调，这一点非常重要。
6、衬底偏置效应（体效应）
一般情况下，NMOS的源极跟衬底相连，并且接芯片的最低电位，但是在实际电路中，由于设计需要，往往会出现源极接到了一个比衬底高的电位上，源极电压会吸引沟道电子移向源极，从而使沟道电子变少，要使沟道达到强反型，就需要更大的栅极电压，这就是阈值电压的增大。
同理，对于PMOS，源极一般与PMOS管的体（N阱）相连，接芯片最高电位，实际设计中会有源极接到比体要低一些的电位上，会吸引沟道中的空穴移向源极，同样导致沟道空穴变少，要是沟道达到强发型，就需要更低的栅极电压，即阈值电压减小，阈值电压的绝对值也是增大的。
7、直流电流电压方程（定量讨论）
直流电流电压方程显示的输出特性即是对工作区间的定量讨论。
前提条件（V GS>V T器件导通）
线性区：0<V DS <V Dsat ，；]2
1)[(2DS DS T GS OX D V V V V L W C I --=
μ； 饱和区：V Dsat <V DS <BV DS ，；2221)(21Dsat OX T GS OX D V L W C V V L W C I μμ=-=； 以上式子中，T GS Dsat V V V -=。
这两个公式是MOSFET 器件最重要的公式，特别是饱和区公式，是一切放大电路设计的根本，电路设计中会反复用到。
8、有效沟道长度调制效应
用NMOS 举例：沟道中从源区到漏区电位逐渐增大，将沟道电位等于)(T GS Dsat V V V -=的点称为夹断点，从之前的讨论中可以知道，器件刚进入饱和区时（漏源电压等于Dsat V ），夹断点处于漏极，随着漏源电压的继续增大，沟道内各处电位也响应增大，于是电位等于Dsat V 的点（夹断点）会逐渐向源极移动。
有效沟道长度是指沟道内源极到夹断点之间的长度，从以上讨论可知，有效沟道长度会随着漏源电压的增大而减小，这就是有效沟道长度调制效应。
考虑有效沟道调制效应时，饱和区的电流电压方程中的沟道长度L 应该替换成有效沟道长度L eff ，即
2)(21T GS eff
OX D V V L W C I -=μ，L eff 可以由有效沟道长度调制因子λ确定，)1(DS eff V L L λ-=，所以
)1()(21)()1(2122DS T GS OX T GS DS OX D V V V L
W C V V V L W C I λμλμ+-≈--=，可以看到，此时漏极饱和电流不再是常数，而是随着V DS 的增大略微增大，即实际意义上漏极电流并不饱和。
9、漏区静电场反馈作用
这是漏极电流不饱和的另一个原因，具体机理参看书上。
总结一下导致漏极电流不饱和的原因：
衬底掺杂中等或较高浓度时，以有效沟道长度调制效应为主；
衬底掺杂浓度较低时，以漏区与沟道间静电耦合为主。
10、亚阈值区
之前讨论时认为V GS <V T 时器件关闭，是一种理想的情况，实际中只要沟道开始反型，就会开始产生电流，只是在达到强反型之前，这个电流会非常的小。
定义沟道区处于本征态，即刚好还没有开始反型时的栅源电压为本征电压V i ，那么可以把V i <V GS <V T 时沟道处于弱反型区的范围称为器件的亚阈值区，这个工作区间内，漏极电流非常的小，以致于通常情况下是可以忽略的。
记住一点，亚阈值区的漏极电流与栅源电压是呈指数关系的，具体的公式可以不用去推导和记忆，记住这个结论即可：])(exp[nkT
V V q I T GS Dsub -∝。
对于亚阈值区，还有个重要的参数就是栅源电压摆幅S ，具体定义和公式参看书上，公式需要记住，并且通过公式总结对其影响的因素有哪些，如何影响。
11、直流参数
饱和漏极电流（只是对于耗尽型器件）、截止漏极电流（只是对于增强型器件）了解即可；
导通电阻，在漏源电压非常小的情况下，器件处于深线性区，此时漏极电流与源漏电压成正比关系，相当于一个电阻的作用，具体公式参看书上。
栅极电流：通常认为MOS器件输入电阻为无穷的，即栅极电流为0，实际中栅极仍然会有很小的一部分电流，电流大小由栅极与沟道间绝缘层性能决定，通常状态下是忽略不计的，只是在工艺尺寸越来越小的情况下，漏极电流相对于工作点来说会逐渐变得显著，影响期间性能。
12、温度特性和击穿
稍微了解即可。
13、交流小信号参数
跨导是一个非常重要的参数，反映了器件栅源电压对漏极电流的控制能力，电路分析中小信号分析最重要的参数之一，记住定义、公式。
漏源电导是反映器件漏极电流随漏源电压的变化，漏源电导的倒数即使漏源之间的等效电阻，饱和区漏源电阻的产生就是因为电流不饱和现象的存在，之前对此已经讨论过。
如果没有存在电流不饱和现象，饱和区电流为一个恒定值，漏源电阻为无穷大，现在由于电流不饱和，饱和区输出特性曲线稍微上翘，使得漏源电阻是一个非常大的有限值。
电压放大系数表征的是器件对于信号的放大能力，也是小信号分析中一个重要参数。
14、高频情况
记住书上几个常用的等效电路即可；
记住最高工作频率、最大功率增益、最高震荡频率的定义及公式。
15、短沟道效应
主要掌握阈值电压的短沟道效应、阈值电流的窄沟道效应、速度饱和、漏致势垒降低、热电子效应，这部分以理解为主，知道该效应是怎么产生的、书上是怎么定义的、对器件有何影响即可，不必过多过深的推导公式。
16、按比例缩小
知道什么是按比例缩小，按比例缩小中各物理参数是怎样缩小的，同样，不必看得太深入。