(完整word版)电子电路基础版

通信电子电路基础
第一章半导体器件
§1-1 半导体基础知识
一、什么是半导体
半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。

（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）
二、半导体的导电特性
本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。

硅和锗的共价键结构。

（略）
1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化
•掺杂──管子
•温度──热敏元件
•光照──光敏元件等
2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴
•自由电子──受束缚的电子（－）
•空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）
三、杂质半导体──N型、P型
（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。

•N型半导体（自由电子多）
掺杂为＋5价元素。

如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加
原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。

载流子组成：
o本征激发的空穴和自由电子──数量少。

o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。

o空穴──少子
o自由电子──多子
•P型半导体（空穴多）
掺杂为＋3价元素。

如：硼；铝使空穴大大增加
原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。

B──＋3价
载流子组成：
o本征激发的空穴和自由电子──数量少。

o掺杂后由B提供的空穴──数量多。

o空穴──多子
o自由电子──少子
结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子；
P型半导体中的多数载流子为空穴。

§1-2 PN结
一、PN结的基本原理
1、什么是PN结
将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。

2、PN结的结构
分界面上的情况：
P区：空穴多
N区：自由电子多
扩散运动：
多的往少的那去，并被复合掉。

留下了正、负离子。

（正、负离子不能移动）
留下了一个正、负离子区──耗尽区。

由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。

方向：N--> P
大小：与材料和温度有关。

（很小，约零点几伏）
漂移运动：
由于内建电场的吸引，个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。

结论：在没有外加电压的情况下，扩散电流和漂移电流的大小相等，方向相反。

总电流为零。

二、PN结的单向导电特性
1、外加正向电压时：（正偏）
结论：
势垒高度¯PN结宽度（耗尽区宽度）¯扩散电流­
2、外加反向电压时：（反偏）
结论：
势垒高度­PN结宽度（耗尽区宽度）­扩散电流（趋近于0）¯
此时总电流＝反向饱和电流（漂移电流）：I5
注：反向饱和电流I5只与温度有关，与外加电压无关。

【PN结的反向击穿】：
•齐纳击穿：势垒区窄，较高的反向电压形成的内建电场将价电子拉出共价键，导致反向电流剧增。

< 4V
•雪崩击穿：势垒区宽，载流子穿过PN结时间长，速度高，将价电子从共价键中撞出来，撞出来的电子再去撞别的价电子，导致反向电流剧增。

>7V
当反向电压在4V和7V之间的时候，两种击穿均有。

【PN结的电容效应】：
•势垒电容：外加电压变化引起势垒区宽窄的变化引起。

它与平行板电热器在外加电压作用下，电容极板上积累电荷情况相似。

对外等效为非线性微变电容。

（反偏减小，正偏增大）•扩散电容：当PN结外加正向电压时，由于扩散作用，从另一方向本方注入少子，少子注入后，将破坏半导体的电中性。

为了维持电中性，将会有相同数量的异性载流子从外电路进入半导体，在半导体中形成空穴－电子对储存。

外电压增量引起空穴－电子对存储就象电容充电一样。

PN结等效为：两个扩散电容＋一个势垒电容。

（对外等效为三个容性电流相加。

等效对外不对内）
反偏：扩散电流＝0，以势垒电容为主。

正偏：扩散电流很大，以扩散电容为主。