绪论

1.电子管
2.晶体管
3.第一台计算机

常用半导体器件

基础知识

本征半导体

一、半导体

概念：半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的材料
本征半导体：纯净的具有晶体结果的半导体

二、本征半导体的晶体结构

价电子导不了电，只有自由电子才导得了电

三、载流子

本征激发

自由电子

在化学物质结构中，元素的原子存在基态和激发态
基态原子是原子外电子排布能量最小的一种排布，当电子获得一定的能量，就会发生轨道跃迁，原子便从基态变为激发态。
当电子获得足够能量就会从原子轨道脱离形成自由电子。

空穴

在半导体结构中硅原子与硅原子之间形成共用电子对也就是（共价键），当获得能量的时候电子脱离轨道，形成自由电子。而共价键里面就缺了一个电子形成了空穴
空穴的相对移动：在外加电场的作用下，处于形成电子对中的一个原子会被吸引到空穴中，这时该电子补充了空穴，但是在该电子原来的位置上又形成了空穴。按此重复，空穴就相对移动了。

复合

自由电子在半导体内部自由运动，有一定的概率会运动到空穴里面，当自由电子与空穴结合后，自由电子就不再是自由电子了，而变成了共价键（电子对）。这个自由电子消失的过程就是复合。
本征激发和复合的速度还有温度决定了载流子的浓度

四、载流子的浓度

杂质半导体

一、概念

掺入少量的杂质元素

二、N(negative)型半导体

掺入磷 P

多子
少子

三、P（positive）型半导体

掺入硼 B

PN结

一、PN结的形成

扩散运动
空间电荷区：耗尽层、阻挡层、PN结
漂移运动
对称结、不对称结

二、PN结单向导电性

外加正向电压
死区
反向饱和电流

三、PN结的电流方程

$是反向电流是一个温度当量$

$室温下毫伏$

$是上所加的电压$

一般来说PN结的导通电压锗管是0.2——0.3V，硅管是0.6——0.7
下图为PN结伏安特性的理想图像

下图为PN结伏安特性的实际图像

为什么在制作N型半导体时掺杂五价原子？而不是掺杂六价原子甚至七价原子，不是自由电子更多吗？

四、PN结的伏安特性

正向特性

死区：是伏安图像上的电压区间，而不是PN结里面的电场区域

反向特性

反向饱和电流锗管的PN结比硅管的PN结大得多

当外加的反向电压足够大时，会出现反向电流的增大，这个现象就称为反向击穿

反向击穿（两种）

雪崩击穿：温度越高，雪崩击穿所需的击穿电压越高
齐纳击穿：温度越高，齐纳击穿所需的击穿电压越低
注意：PN结坏并不是因为反向击穿，而是因为反向击穿使得二极管温度升高，高温度使得PN结成为导体或者被熔断了，因此PN结能使用在方向击穿中，但是不能使得PN结温度过高，这样就会导致热击穿（使得半导体损坏）
利用反向击穿特性就可以制作成稳压二极管
热击穿（二次击穿）

五、PN结的电容效应

势垒电容（非线性电容）

可以做可变电容

扩散电容

由非平衡少子和电压之间的关系构成的

半导体二极管

常见结构

图c的结构用于集成电路

伏安特性

一、伏安特性

由于体电阻（由于半导体是被封装的PN结，而被封装的外壳是有电阻的，这个电阻就被称为体电阻）的存在，使得在相同的电压下，二极管的电流比PN结小
反向的电流大一些

二、温度的影响

温度T升高，二极管的伏安特性曲线正向电压部分往左移，反向电压部分往下移。（即死区电压会减小，反向电流会增大）

原因：当温度升高的时候，分子热运动变强，电子的热激发也变强，使得自由电子更多，同样的空穴也会增多。
当处在不同温度下的俩个相同二极管，接通相同的电压，由于温度高的二极管多子（在P极多子就是正电子，N极多子就是电子）的数目变多，被正向电压发射出去的自由电子也变多，电流就会增大。
同样的，当接入相同的反向电压时，少子增多会导致被发射出去的少子也增多，反向电流也就增大了