本征半导体(1)
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电压较低时，由于外电场较弱，还不足以克服PN结内电场 对多数载流了扩散运动的阻力，所以正向电流很小，几乎为 零。此时二极管呈现出很大的电阻。
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1.2 半导体二极管
2.反向特性 图1-10所示曲线②部分为反向特性。二极管两端加上反向
电压时，由于少数载流子漂移而形成的反向电流很小，且在 一定的电压范围内基本上不随反向电压而变化，处于饱和状 态，所以这一段电流称为反向饱和电流IR。硅管的反向饱和 电流约在1μA至几十微安，锗管的反向饱和电流可达几百微 安，如图1-10的OC(OC’)段所示。 3.反向击穿特性 如图1-10中曲线③部分所示，当反向电压增加到一定数值 时，反向电流急剧增大，这种现象称为一极管的反向击穿。 此时对应的反向击穿电压用UBR表示。
1.4.2 晶体三极管的工作原理
三极管有两个按一定关系配置的PN结。由于两个PN结之间 的互相影响，使三极管表现出和单பைடு நூலகம்PN结不同的特性。三 极管最主要的特性是具有电流放大作用。下面以NPN型二极 管为例来分析。
1.电流放大作用的条件 三极管的电流放大作用，首先取决于其内部结构特点，即发
射区掺杂浓度高、集电结面积大，这样的结构有利于载流子 的发射和接收。而基区薄且掺杂浓度低，以保证来自发射区 的载流子顺利地流向集电区。其次要有合适的偏置。三极管 的发射结类似于二极管，应正向偏置，使发射结导通，以控 制发射区载流子的发射。而集电结则应反向偏置，以使集电 极具有吸收由发射区注入到基区的载流子的能力，从而形成 集电极电流。
1.1 半导体基础知识
1.1.1本征半导体
不含杂质且具有完整品体结构的半导体称为本征半导体。最 常用的本征半导体是锗和硅品体，它们都是四价元素，在其 原子结构模型的最外层轨道上各有四个价电子。在单品结构 中，由于原子排列的有序性，价电子为相邻的原子所共有， 形成了如图1-1所示的共价键结构，图中的+4表示四价元素 原子核和内层电子所具有的净电荷。本征半导体在温度 T=0K(热力学温度)目没有其他外部能量作用时，其共价键 中的价电子被束缚得很紧，不能成为自由电子，这时的半导 体不导电，在导电性能上相当于绝缘体。但是，当半导体的 温度升高或给半导体施加能量(如光照)时，就会使共价键中 的某些价电子获得足够的能量而挣脱共价键的束缚，成为自 由电子，同时在共价键中留下一个空位，这个现象称为本征 激发，如图1-2所示，自由电子是本征半导体中可以参与导 电的一种带电粒子，叫做载流子。
半导体基本知识一、本征半导体和导电特性
(2) 截止区
IB = 0 时, IC = ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)
IC/mA 4
3 2.3 2 1.5 1
O3
100 µA 80µA 60 µA
截止时, 两结都处于反 向偏置,此时 IC 0, UCE UCC 。
40 µA
20 µA
IB =0
6
9 12UCE/V
截止区
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• 二极管的用途：整流、检波、限幅、钳位、 隔离、 开关、元件保护等。
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五、稳压二极管 I
_+
UZ
使用时要加限流电阻
O
U
稳压管正常工作 时加反向电压
IZ
IZ
UZ
IZM
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主要参数
1 稳定电压UZ 稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
O
IB f (U ) BE UCE常数
UCE≥1V
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6 ~ 0.7V PNP型锗管
UBE 0.2 ~ 0.3V
0.4 0.8 UBE/V
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。
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2.输出特性 IC f (UCE ) IB 常数
• 管子工作状态的判断 • P20 习题1-9
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1.4 光电器件
1.4. 1 发光二极管(LED) 当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电
流时，就能发出一定波长范围的光。 目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，
本征半导体
本征半导体（intrinsic semiconductor）
是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。
但实际半导体不能绝对的纯净，此类半导体称为杂质半导体。
本征半导体一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。
更通俗地讲，完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。
主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。
本征导电
在绝对零度温度下，半导体的价带（valence band）是满带（见能带理论），受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带（forbidden band/band gap）进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带（conduction band），价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴（hole），导带中的电子和价带中的空穴合称为电子－空穴对。
上述产生的电子和空穴均能自由移动，成为自由载流子（free carrier），它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。
在本征半导体中，这两种载流子的浓度是相等的。
随着温度的升高，其浓度基本上是按指数规律增长的。
模电第1章复习精简版
第一章
半导体器件
价电子
(a) 硅、锗原子结构 最外层电子称价电子 4 价元素
+4
惯性核
4 价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4 个价电子表示。
(b) 简化模型
图 1-1 原子结构及简化模型
第一章
半导体器件
2）
本征半导体的原子结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体称为本征半导体。
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。 4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到 平衡，载流子的浓度就一定了。 5. 载流子的浓度与温度密切相关（它随着温度的升 高，基本按指数规律增加）。
I / mA
60 40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
第一章
半导体器件
I / mA
–50 –25
– 0.02
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增 大，即饱和；
0U / V
反向饱 和电流
– 0.04
反向特性
如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电 流会突然增大；
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
杂质半导体的的简化表示法
第一章
半导体器件
1.2 半导体二极管
1）PN 结的形成
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
半导体的基本分类是什么(精)
半导体的基本分类是什么？
分析：半导体可以分为本征半导体和杂质半导体。
1．本征半导体
纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。
常用的半导体材料是硅和锗，它们都是四价元
图1
共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量，其中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子，同时必然在共价键中留下空位，称为空穴。
在外电场作用下，一方面自由电子产生定向移动，形成电子电流；另一方面，价电子也按一定方向依次填补空穴，即空穴产生了定向移动，形成所谓空穴电流。
2．杂质半导体
(1) N型半导体
在本征半导体中，掺入微量5价元素，如磷、锑、砷等，则原来晶格中的某些硅（锗）原子被杂质原子代替。
由于5价杂质原子可提供自由电子，故称为施主杂质。
N型半导体中，自由电子称为多数载流子；空穴称为少数载流子。
(2) P型半导体
在本征半导体中，掺入微量3价元素，如硼、镓、铟等，则原来晶格中的某些硅（锗）原子被杂质原子代替。
P型半导体中，自由电子称为少数载流子；空穴称为多数载流子。
P型半导体与N型半导体虽然各自都有一种多数载流子，但对外仍呈现电中性，它们的导电特性主要由掺杂浓度决定。
这两种掺杂半导体是构成各种半导体器件的基础。
模拟电子技术基础简明教程-(第三版)第一章
(a)外形图
21
(b)符号
第二节 半导体二极管
半导体二极管的类型： 按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。 按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容
小，可在高频下工作。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流
大，但只能在较低频率下工作。 按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压
O
U
图 1.2.8
30
第二节 半导体二极管
2. 扩散电容 Cd
P区 耗 尽 层 N 区
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。+ I
V P 区中电子
－ R
N 区中空穴
浓 度 分布
浓 度 分布
x
Ln
Lp
在某个正向电压下，P 区中的电子浓度 np(或 N
区的空穴浓度 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。
路中反向电流非常小，几乎等于零， PN 结处
于截止状态。
PN 结具有单向导电性。
正向偏置:
电源正极接P区，负极接N区，即“P正N负” 反向偏置:
电源正极接N区2，0 负极接P区，即“P负N正”
第二节 半导体二极管
2 二极管的伏安特性
半导体二极管又称晶体二极管。 二极管的结构： 将 PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再 从 P 区和 N 区分别焊出两根引线作正、负极。
28
第二节 半导体二极管
二极管的电容效应
当二极管上的电压发生变化时，PN 结中储存的 电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。
电容效应包括两部分 势垒电容 扩散电容
1. 势垒电容
是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
半导体：本征、P型、N型
半导体：本征、P型、N型之蔡仲巾千创作
本征半导体：完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。
实际半导体不成能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由资料的本征激发决定的纯净半导体。
P型半导体：
如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的
一种元素，例如硼或铟，它们的价电
子带都只有三个电子，而且它们传导
带的最小能级低于第Ⅳ族元素的传导
电子能级。
因此电子能够更容易地由
锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传
导带。
在这个过程中，由于失去了电子而发生了一个正离子，因为这对于其它电子而言是个“空位”，所以通常把它叫做“空穴”，而这种资料被称为“P”型半导体。
在这样的资料中传导主要是由带正电的空穴引起的，因而在这种情况下电子是“少数载流子”。
N型半导体：
如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种元素例如砷或锑，这些元素的价电子带都有五个电子，然而，杂质元素价电子的最大能级大于锗或硅的最大能级，因此电子很容易从这个能级进入第Ⅳ族元素的传导带。
这些资料就酿成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离子引起的，所以称为“N”型。
也有些资料的传导
性是由于资料中有多余的正离子，但主要还是由于有大量的电子引起的，因而电子被称为“多数载流子”。
第四讲 半导体基本知识
② PN结外加反向电压 结外加反向电压
流过PN结的电流主要是少子的漂移决定的， 流过 结的电流主要是少子的漂移决定的，称为 结的电流主要是少子的漂移决定的 PN结的反向电流。 结的反向电流 结的反向电流。 PN结的反向电流很小，而且与反向电压的大小 结的反向电流很小， 结的反向电流很小 基本无关。 结表现为很大的电阻 称之截止。 结表现为很大的电阻， 基本无关。PN结表现为很大的电阻，称之截止。
3. PN结的形成 结的形成
浓度差引起载流子的扩散。 浓度差引起载流子的扩散。
扩散的结果形成自建电场。 扩散的结果形成自建电场。
空间电荷区也称作 “耗尽区” “势垒 耗尽区” 区”
3. PN结的形成 结的形成
自建电场阻止扩散，加强漂移。 自建电场阻止扩散，加强漂移。
动态平衡。 动态平衡。 扩散=漂移 扩散 漂移
晶体共价键结构平面示意图
本征半导体的特性
(1)本征半导体在绝对零度（T=0K相当于 － 本征半导体在绝对零度（ 相当于T=－ 本征半导体在绝对零度 相当于 273℃）时，相当于绝缘体。在室温条件下，本 相当于绝缘体。在室温条件下， ℃ 征半导体便具有一定的导电能力。 征半导体便具有一定的导电能力。 (2)在本征半导体中，激发出一个自由电子，同时 在本征半导体中， 在本征半导体中 激发出一个自由电子， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 称为电子空穴对。 称为电子空穴对。 (3)半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 做本征激发（ 做本征激发（Intrinsic Excitation）。 ）。 (4)产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。 产生本征激发的条件： 产生本征激发的条件 加热、光照及射线照射。
2007年郑州大学半导体物理学(乙)A卷真题
半导体物理学(乙)A卷真题2007年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、(总题数：10，分数：50.00)1.简并半导体（分数：5.00）___________________________________________________________ _______________________________正确答案：(简并半导体：当半导体重掺杂时，对于n型半导体，费米能级EF已进入导带，或对于p型半导体，费米能级E F已进入价带，已不能再用玻耳兹曼分布函数，而必须用费米分布函数来分析导带中的电子及价带中的空穴的统计分布问题。
这种情况称为载流子的简并化。
发生载流子简并化的半导体称为简并半导体。
)解析：2.本征半导体（分数：5.00）___________________________________________________________ _______________________________正确答案：(本征半导体：所谓本征半导体就是一块没有杂质和缺陷的半导体。
)解析：3.俄歇复合（分数：5.00）___________________________________________________________ _______________________________正确答案：(俄歇复合：载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子一空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的能量常以声子形式放出，这种复合称为俄歇复合。
(这是一种非辐射复合)) 解析：4.p-n结（分数：5.00）___________________________________________________________ _______________________________正确答案：(p-n结：将p型半导体和n型半导体结合在一起，在二者交界处就形成了p-n结。
本征半导体和非本征半导体的概念
本征半导体和非本征半导体的概念下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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本征和杂质半导体
本征和杂质半导体本征和杂质半导体所谓半导体，顾名思义，就是它的导电能力介乎导体和绝缘体之间。
用得最多的半导体是锗和硅，都是四价元素。
将锗或硅材料提纯后形成的完全纯净、具有晶体结构的半导体就是本征半导体。
半导体的导电能力在不同条件下有很大差别。
一般来说，本征半导体相邻原子间存在稳固的共价键，导电能力并不强。
但有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电能力会大大增强，利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件。
更重要的是，在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电能力就可增加几十万乃至几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、三极管等半导体器件。
半导体的这种与导体和绝缘体截然不同的导电特性是由它的内部结构和导电机理决定的。
在半导体共价键结构中，价电子（原子的最外层电子）不像在绝缘体（8价元素）中那样被束缚得很紧，在获得一定能量（温度增高、受光照等）后，即可摆脱原子核的束缚（电子受到激发），成为自由电子，同时共价键中留下的空位称为空穴。
在外电场的作用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的空穴电流。
也就是说，在半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，这是半导体和金属在导电机理上的本质区别。
本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合，在一定温度下达到动态平衡，载流子便维持一定数目。
温度愈高，载流子数目愈多，导电性能也就愈好。
所以，温度对半导体器件性能的影响很大。
本征半导体的导电特性常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。
所谓单晶，是指整块晶体中的原子按一定规则整齐地排列着的晶体。
非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。
它在物理结构上呈单晶体形态。
(1) 本征半导体的共价键结构硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。
它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
半导体基础知识(1)(1)
2021/3/6
3
2、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流 子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。
载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
三、PN结的形成及其单向导电性
2021/3/6
4
二、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目
多了？少了？为什么？
5
杂质半导体主要靠多数载
流子导电。掺入杂质越多，
多子浓度越高，导电性越强，
实现导电性可控。
磷（P）
2021/3/6
5
在N型半导体中自由电子是多数载流子， 它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流 子, 由热激发形成。
无杂质 稳定的结构
2021/3/6
2
1、本征半导体的结构（价电子，除价电子外的正离子）
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
半导体二极管基础知识解读
第一章 半导体二极管
3. 反向饱和电流IS 在室温下，二极管未击穿时的反向电流值称为反向饱和电 流。该电流越小，管子的单向导电性能就越好。由于温度升高， 反向电流会急剧增加，因而在使用二极管时要注意环境温度的 影响。 二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般半导体器件 手册中都给出不同型号管子的参数。在使用时，应特别注意不 要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则管子容易 损 坏。 看看这里 1.4 特殊二极管 前面主要讨论了普通二极管,另外还有一些特殊用途的二极 管,如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等 , 现介绍如下。 1．稳压二极管 1）稳压二极管的工作特性 稳压二极管简称稳压管,它的特性曲线和符号如图1.20所示。
第一章 半导体二极管
第一章 半导体二极管
结变窄
结变宽
－＋
P
－－ ＋＋
N 自建场方向 P －－ ＋＋ N
－＋ －＋
－－ ＋＋
外电场方向 自建场方向
外电场方向 正向电流（很大） ＋ －
反向电流（很小） －
看看这里
＋
(a)
(b)
图1.6 PN结的单向导电性 （a）正向连接; （b）反向连接
第一章 半导体二极管
2）PN结反向偏置——截止 将PN结按图1.6（b）所示方式连接（称PN结反向偏置）。 由图可见，外电场方向与内电场方向一致，它将N区的多 子（电子）从PN结附近拉走，将P区的多子（空穴）从PN 结附近拉走，使 PN 结变厚，呈现出很大的阻值，且打破 了原来的动态平衡，使漂移运动增强。由于漂移运动是少 子运动，因而漂移电流很小；若忽略漂移电流，则可以认 为PN结截止。 综上所述，PN结正向偏置时，正向电流很大；PN结反向
1.1 半导体基础知识
2. 本征半导体中的两种载流子 本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 运载电荷的粒子称为载流子。 无外加电场,电子和空穴运动是 无外加电场 电子和空穴运动是 随机、无规则的,不形成电流 不形成电流。 随机、无规则的 不形成电流。 有外加电场， 有外加电场，自由电子做定向 运动形成电子电流； 运动形成电子电流；价电子按 一定方向填补空穴,等效成空穴 一定方向填补空穴 等效成空穴 运动形成空穴电流。 运动形成空穴电流。 载流子 本征半导体中有两种载 本征半导体中有两种载 流子：自由电子和空穴。 流子：自由电子和空穴。
P区空穴 区空穴 浓度远高 于N区 区
N区自由动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 扩散运动使靠近接触面 区的空穴浓度降低、靠近接触面N 区的空穴浓度降低 区的自由电子浓度降低， 区出现负离子区， 区的自由电子浓度降低，P 区出现负离子区，N 区出现正离子 形成空间电荷区， 不利于扩散运动的继续进行。 区,形成空间电荷区，产生内电场 不利于扩散运动的继续进行。 形成空间电荷区 产生内电场,不利于扩散运动的继续进行
PN 结的形成
模拟电子技术基础
第四版 童诗白 华成英 主编
高等教育出版社
第一章 常用半导体器件
1.1 1.2 1.3 1.4 半导体基础知识 半导体二极管 晶体三极管 场效应管
1.1 半导体基础知识
1.1.1本征半导体 1.1.1本征半导体
一、半导体 自然界物质按其导电能力分为导体、半导体、绝缘体。 自然界物质按其导电能力分为导体、半导体、绝缘体。 1.导体 自然界中很容易导电的物质称为导体， 1.导体 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般 都是导体。 都是导体。 2.绝缘体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 2.绝缘体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如惰性气 橡皮、陶瓷、塑料和石英。 体、橡皮、陶瓷、塑料和石英。 3.半导体 有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间， 3.半导体 有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间， 称为半导体，如锗、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 常用的半导体材料是硅（Si)和锗(Ge)。 和锗(Ge) 常用的半导体材料是硅（Si)和锗(Ge)。
在本征半导体中空穴浓度电子浓度在...
1第一章习题及解答1.1选择题（1）在本征半导体中，空穴浓度____电子浓度；在N 型半导体中，空穴浓度____电子浓度；在P 型半导体中，空穴浓度____电子浓度。
A ．大于B ．小于C ．等于（2）杂质半导体中的少数载流子浓度_____本征载流子浓度。
A ．大于B ．小于C ．等于（3）随着温度的升高，在杂质半导体中，少数载流子的浓度____，而多数载流子的浓度____。
A ．明显增大B ．明显减小C ．变化较小（4）空穴 ，N 型半导体 。
A ．带正电B ．带负电C ．呈电中性（5）在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于____，而少数载流子的浓度与____关系十分密切。
A ．温度B ．掺杂工艺C ．质量答：（1）C ，B ，A （2）B （3）A ，C （4）A ，C （5）B ，A1.2 一锯齿波电流如图P1.2所示，，写出其Fourier 级数，利用PSpice 的频谱（FFT ）分析， 验证你的结果。
t图P1.2解：任一周期为T 的周期函数可展开为Fourier 级数：)sin cos (2)(10t n b t n a a t f n n n ωω++=∑+∞=其中⎰-=220)(2TT dt t f T a⎰-=22cos )(2TT n tdt n t f T a ω⎰-=22sin )(2T T n tdt n t f T b ω ， T πω2=本题的周期性锯齿波电流的周期ωπ2=T ，在一个周期内的解析表达式为：⎪⎩⎪⎨⎧+=,5,510)(t t t i πωπω ωπωπ≤≤≤≤-t t 00 所以，105)510(000=++=⎰⎰-ωπωππωπωπωπωtdt dt t a0cos 5cos )510(00=++=⎰⎰-ωπωπωπωπωωπωπωtdt n t tdt n t a n ， 3,2,1=nπωπωπωωπωπωωπωπn tdt n t tdt n t b n 10sin 5sin )510(00-=++=⎰⎰- ， 3,2,1=n 于是)]sin 12sin 21(sin 105[)( +++-=t n nt t t i ωωωπ(A)1.3 填空题（1）放大电路的放大能力大小常用电压放大倍数为多少倍或电压增益为多少分贝（dB ）表示。
本征半导体的原子结构
本征半导体的原子结构
本征半导体的原子结构主要由原子核和电子组成。
原子核是由质子和中子组成的，质子带正电荷，中子不带电荷。
原子核位于原子的中心，质子和中子的数量决定了原子的质量数。
电子是带负电荷的粒子，围绕原子核以不同能级的轨道运动。
每个电子轨道可以容纳一定数量的电子，第一层能容纳最多2
个电子，第二层能容纳最多8个电子，第三层能容纳最多18
个电子，以此类推。
原子的电子分布遵循能级填充规则，即先填充最低能级，然后填充较高能级。
由于能级填充规则和原子结构的特殊性质，有些原子可以形成稳定的共价键结构，这样的原子被称为本征半导体。
在本征半导体中，原子的电子运动形成了带电荷的电子和带正电荷的空穴。
当外界施加电场或加热本征半导体时，带电子和带正电荷的空穴会在半导体内部移动，从而产生电流。
总结起来，本征半导体的原子结构主要由质子和中子构成的原子核，以及带负电荷的电子组成。
电子的运动形成了带电的电子和带正电荷的空穴，从而产生电流。
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本征半导体：完全纯净结构完整没有杂质和缺陷的半导体
本征激发：电子吸收晶格热运动能量，从价带激发到导带的过程
直接复合：导带电子放出能量，直接跳回价带与空穴复合引起的电子-空穴对的消失过程
间接复合：导带中的电子首先被禁带中某一个中间能级所俘获，然后落入价带与空穴相复合。
即电子与空穴通过所谓的复合中心进行的复合
直接带隙：导带边和价带边处于K空间相同点
间接带隙：导带边和价带边处于K空间不同点
空间电荷区：在PN结中，对于P区，空穴离开后，留下了带负电的电离受主，这些电离的受主离子在PN结的P区一侧形成了一个负电荷区；同样对于N区，由于电子的
离开，留下带正电的电离施主，这些电离后的施主离子在PN结的N区一侧形成
了一个正电荷区，这样就在交界面的两侧形成带正负电荷的区域，称为……
自建场：空间电荷区内的正负电荷形成一个电场，电场的方向有带正电的N区指向带负电的P区，这个电场称为……
PN结击穿类型：热电击穿、隧道击穿、雪崩击穿其中雪崩击穿的条件是错误！未找到引用源。
物理意义是一个载流子通过整个势垒区，碰撞电离产生了一对电子-空穴
对时，PN结就发生了雪崩击穿。
正向注入效应：PN结正向偏置，势垒区电场的削弱，打破了原平衡PN结载流子扩散运动和漂移运动的平衡状态，使载流子的扩散趋势大于漂移趋势，电子从N区扩散到P区，空穴从P区扩散到N区，正向PN结的这一重要现象称为正向注入效应。
因为这种正向注入效应是由外加正向偏置的作用引起的，因此也称为非平衡载流子的注入。
PN结反向抽取作用：把反向PN结空间电荷区具有的抽取(或收集)少子的重要作用称为……晶体小信号：意指交流电压和电流的峰值小于直流电压和电流的峰值
MOS二极管定义、在外加零偏压是，金属功函数与半导体功函数之间没有能量差2、在任何偏置条件下，MOS结构中的电荷仅次于半导体之中，而且与邻近氧化层的金属表面电荷的数量大小相等，但符号相反。
3、氧化膜是一个理想的绝缘体，电阻率为无穷大，在直流偏置条件下，氧化膜中没有电流通过
基区自建场：由于基区内存在杂质浓度梯度，多事载流子空穴也必然有同样的分布梯度，显然，空穴的浓度梯度将引起空穴向浓度低的方向扩散，但是空穴一旦离开，基区中的单电中性就受到破坏。
因此，基区中必然会产生一个电场E b,使空穴做反方向的漂移运动，来抵消空穴的扩赛运动，以维持电中性，把这个电场称为缓变基区的自建电场
晶体管在结构上要满足条件：1、具有PNP或NPN三层结构2、基区宽度要非常薄，薄的程度要远小于非平衡少子的扩散长度3、发射区的杂质浓度要远大于基区杂质浓度。
晶体管的放大功能主要表现在两个方面：1、晶体管的电流放大及其放大倍数的大小2、阻抗转换及其转换比例的大小
功函数：指每一种材料从它的费米能级与真空能级之间的能量差
简答题：1、晶体管放大原理：正常工作时，发射结正向偏置，集电结反向偏置。
由于正向偏置，发射结是由NP结组成，根据PN结特性将有大量电子从N区注入到P区并在基区边界积累形成一定的浓度梯度。
电子靠浓度梯度向基区扩散，与基区中的空穴复合使中间的P区宽度不断缩小。
当P区宽度大大小于少子电子扩散长度Ln时，两个PN结就会发生相互作用。
从第一PN结注入的电子小部分在P区复合大部分到达第二个PN结即集电结反偏结。
由于第二个结处于大电压反向偏置，空间电荷区存在很强的电场。
当电子到达该电荷区附近时被强电场扫过空间电荷区到达N区并通过N区流出。
晶体管的放大机理就是依靠它的发射极电流能够通过基区输运到达集电区实现的。
1，发射区向基区注入电子。
2，电子在基区中边扩散边复合。
3，扩散到集电结的电子被集电区收集。
2、PN结的单向导电性原因：从PN结伏安特性曲线看出，正反两个方向不对称。
在正向偏压下，正向电流随正向电压的增加而快速增高，反映出正向PN结的正向电阻很小，导电性良好，电流很容易通过的正向导通特性；外加反向电压，反向电流很小，而且随电压的增加趋于一个饱和值，反映出反向电阻很大，导电性很差，电流很难通过的反向截止特性。
在一个串有PN结的回路中电流只允许与PN结正向相应的单方向通过，这就是PN结整流的基本原理（由正向注入和反向抽取作用决定）
3、平衡PN结：随着扩散的进行，空间电荷数量不断增加，自建场越来越强，直到电场强到使载流子的漂移运动和扩散运动大小相等方向相反从而达到平衡形成PN结，这时空间电荷的数量一定，空间电荷区的宽度一定不再继续扩展，称为热平衡状态下的PN结，它的三个主要特征：1、通过PN结的净电流为零 2、在空间电荷区两侧正负空间电荷数量相等 3、空间电荷区以外的N型区和P型区仍是电中性的。
4、雪崩击穿和隧道击穿的区别：隧道击穿取决于穿透隧道的几率，而隧道几率又强烈地依赖于禁带水平距离。
因此隧道击穿常发生在两边重掺杂的PN结中。
因为重掺杂的PN结，其势垒区宽度X m比较窄，且反偏时变化不大，但禁带水平距离d的数值随反向偏压升高而显著减小；相反，对于低掺杂的PN结，在反偏时虽然势垒升高，但空间电荷区宽度X m也变宽，d值随反向偏压升高而减小的程度并不明显，所以低掺杂不容易发生隧道击穿；而雪崩击穿是碰撞电离的结果，载流子能量的增加需要一个加速过程，因此对势垒区有一个宽度的要求，这与隧道击穿的情况正好相反。
所以，PN结的掺杂浓度不太高时，往往常发生雪崩击穿。
5、MOS工作原理：当外加一足够大正电压与栅极时，MOS结构将被反型，以至于在两个N+型区域形成表面反型层即沟道，源极和漏极通过这一导电的表面N型沟道相互连接，并可允许大流通过。
MOS场效应晶体管工作原理最关键的是加上一定的电压表面形成导电沟道，导电沟道将源区和漏区连通，然后在UDS的作用下，产生明显的漏电流IDS，实现了电压对电流的控制。
6、有效质量（原因）：电子在晶体中运动时，它们除了与自由电子一样受外加电场的作用外，还要受晶格原子和其他电子的作用，因此在同一电场的作用下，晶体中的电子与自由电子的运动不完全相同。
将晶格原子和其他电子对晶体中电子的作用等效为这些电子具有的不同质量，换言之，有效质量是概括了晶体本身对电子运动的影响之后，用来表征晶体中电子行为的一个量。
在有效质量代替了电子的实际质量之后，晶体中电子与空穴的运动规律基本上可按经典粒子来处理，因此有效质量是非常有用的概念。
7、空穴：价带电子激发到导带去之后留下的空位。
当原来填满电子的价带中有一些电子激发到导带去之后，价带中就有一些能级完全没有了电子或只有一个电子，这对于可容纳两个电子的能级来说，就出现了空位。
在外加电场的作用下，邻近能级上的电子就可以跃入这些空位，而这些电子原来的能级上留下新的空位，然后其他电子又可以再跃入那些新的空位。
因此对于一个空位的价带来说，就会有比较多的电子沿电场作用力的方向运动，同样起到了传导电流的作用。
在具体处理价带导电问题时，用带正电荷（+q）的粒子运动来等效，这种粒子称为空穴。
满带上的一些电子跃迁到导带后，满带中出现一些电子的空位，称为空穴。
满带变为近满带。
空穴是一个假想的的带正电粒子，有正电粒子导电特性，实际是不存在的，是为了描述价带中电子移动对电流的贡献而引入的。
为了方便分析，引入空穴的有效质量概念。
8、硅能带的形成过程
（1）当原子间的距离较大时，每个孤立的原子均有其分离的能级，此时只考虑外层的价电子，每个原子的3s能带中有2N个状态，也有2N个电子，因此3s能带是全满的；3p能带中有6N个状态，而只有2N个3p电子，这时他的3p能带是不满的。
（2）当原子与原子间
的距离缩短时，硅原子的3s及3p轨道将彼此重叠，各个简并的能级分裂，形成能带；（3）当原子间距离接近金刚石晶格中原子间的平衡距离 5.43A。
时，合并的能带将再度分裂成为两个能带。
把两个能带之间的区域称为禁带。
9、PN结正偏反偏工作原理：从P区指向N区，显然与内电场的方向相反，这时外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷，同时N区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱。
内电场的削弱使多数载流子的扩散运动得以增强，形成较大的扩散电流（扩散电流由多子的定向移动形成，）。
在一定范围内，外电场愈强，正向电流愈大，PN结对正向电流呈低电阻状态，这种情况在电子技术中称为PN结的正向导通。
PN结反向偏置时，外加电场与空间电荷区的内电场方向一致，同样会导致扩散与漂移运动平衡状态的破坏。
外加电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走，使空间电荷区变宽，内电场增强，造成多数载流子扩散运动难于进行，同时加强了少数载流子的漂移运动，形成由N区流向P区的反向电流。
但由于常温下少数载流子恒定且数量不多，故反向电流极小。
电流小说明PN结的反向电阻很高，通常可以认为反向偏置的PN结不导电，基本上处于截止状态，这种情况在电子技术中称为PN结的反向阻断。
只要温度不发生变化，反向电流趋于恒定，因此反向电流又称为反向饱和电流。
10、三体解释：绝缘体、半导体、导体有不同的能带。
绝缘体禁带宽度很大，室温下的热能或外加电场并不足以使价带顶部的电子激发到导带，从而具有很大的电阻，无法传导电流；半导体的禁带宽度较窄，室温下的热能可将价带顶的一部分电子激发到导带中去，结果使原先空着的导带变为半满带，而价带也变成半满带，这时导带和价带中的电子都可以参与导电，因而具有一定的导电能力；导体的能带具有两种可能：一种是它的价带没有被电子完全填满，另一种是它根本就没有禁带，其价带与导带相重叠，两种可能中的电子在室温下都很容易参与导电。