自然界的物质按其导电性能分类大体上可分为导体绝缘体
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C
自由
称为电子空穴对
电子
也总是成对消失
称为复合
电子和空穴都可以移动
称为载流子
本征激发受环境温度影响
（二）杂质半导体
第一节
N型半导体 掺五价元素，如磷 P型半导体 掺三价元素，如硼
自由电子是多子； 空穴是少子。
空穴是多子； 自由电子是少子。
自由 电子 +54 施主 原子 +5
空穴
+43 受主 原子
+3
（二）PN结的伏安特性
第一节
PN结的伏安特性方程为: I IS(eqU kT 1)
式中令：kITs/是q=U反T向饱则和电流; q是电子电量； UTK称是为波温尔度的兹电曼压常当数量；。T常是温绝下对，即温T度=30。0K时，UT≈26mV。
① U>0且U >>UT时
eU UT>>1，
即正向电流随正向电压的增大 按指数规律迅速增大。
-- - -- - -
++ ++ - - - -
N型
少子电子 P型
扩散运空间P动N电结荷区
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++
------ ------ ------ ------
N区 自建电场
P区
如扩果散在N型（或空P间型电) 半运导动体的基片上荷，区掺
入素浓浓区么阻扩运三作度度（在碍散动价为，高或P型（补形于N漂运区型或偿成原移动和区五杂一掺N）价质个入自电型，），杂P建场区型那元其质 的PN扩运交结散动界. 处动平便态衡形成漂运一移动个
电源的正极接N区，负极接P区。
外加电场与PN结自建电场方向 相同，PN结变宽。使多子的扩 散运动大为减弱，而少子的漂 移运动将占优势。PN结的电流 由少子漂移电流决定，称为PN 结的反向电流。
第一节
R
V
外加电场 I
P - - - +++N - - - +++ - - - +++
自建电场
在P一N结定的具温有度单条向件导下电，性少子。的外浓加度正基电本压不时变，，P空N间结反 向电电荷流区几变乎窄与外，加流反过向一电个压较的大大小的无正关向，电故流称。为外反向加 饱反和向电电流压。时当温，度空变间化电时荷，区少变子的宽浓，度流要过改一变个，很PN小结 的的反反向向电饱流和也要电随流之。变化。
（三）载流子的漂移运动和扩散运动
第一节
1 漂移运动
在有电场力作用时，半导体中的载流子将产生 定向运动，称为漂移运动。载流子的漂移运动 形成的电流称为漂移电流。
2 扩散运动
由于浓度差而引起的定向运动称为扩散运动。 载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。
第一节
少子空穴
多子电子
多子空穴
++ + + +++ +
加电压大小控制，形成电容效应，称为扩散电容CD
（一）PN结的单向导电性
1. PN结加正向电压
电源的正极接P区，负极接N区。
外加电场与PN结自建电场 方向相 反，削弱自建电场。 PN结变窄。 有利于多子的扩散，不利于 少子的漂移。 电源源源不断 供给扩散，形成较大的正向 电流。
第一节
R
V
外加电场 I
-+
-+
P
-+
N
自建电场
2.PN结加反向电压
空间电荷区
区间电荷随外加电压变化而增大或减小， 形成了电容效应，称为势垒电容CB
2.扩散电容
P区
np pN
∆Q
2
1 1'
nP0
pN0
第一节
N区
∆Q'
2'
X
0
0
X'
图以中P四区条为曲例线：1当，外2（加或电1压' ，增2大'）时是，在曲外线加由正1向变电为压2，下 N非区平扩衡散少到子P浓区度的提自高由；电同子理（，或外P区加扩电散压到减N小区时的，空非穴） 即平非衡平少衡子少浓子度浓降度低的。分这配样情，况扩。散到两边的少子受外
② eUU<0U且T<│<1U，│>>UT时
即加反向电压时，只流过很小 的反向饱和电流。
(V) 10
B
I(mA) D
2
1
T=25℃
O 0 50 -IS
(μA)
100 U(mV)
(三）PN结的反向击穿
I(mA)
第一节
反向击穿电压：发生击
穿所需的反向电压UBR.
PN结的反向击穿：当
加到PN结上的反向电压增 大到某个数值时，反向电 流急剧增加。
硅和锗的简化原子模型
第一节
硅和锗都是单晶体材料。它们的单晶体具有
金刚石结构，每一个原子与相邻的四个原子结 合，这些原子彼此之间通过共价键联系起来
+4 +4 +4 +4
+4
+4
共 价 键
晶体结构平面示意图
第一节
（一）本征半导体
本征激发
纯净的结构完 整的半导体
电子和空穴总是成对出现
BA
+4+4
复空合穴
（二）半导体的晶体结构
第一节
制如造果半把导原体子器核件和的结主构要较材稳料定是的硅内和层锗电。子看 它成们一的个最整外体层，只称有为四惯个性价核电，子那。么惯性核就 外带层着电四子个影正响电它荷们，的外化层学价性电质子，带四个负电 也荷影。响它们的导电性能。
惯性核
+4
价电子
这种模型突出了价电子
的作用
击穿 பைடு நூலகம்压
UBR
特点：随着反向电流急 剧增加，PN结的反向 电压值增加很少。
雪崩击穿
PN结的击穿
齐纳击穿
电击穿 （可逆的）
0
还有热击穿 （不可逆）
U(V)
（四）PN结的电容效应
第一节
1.势垒电容
-q +q
-+ P区 - + N区
-+
PN结加正向电压，使空间电荷区变窄； PN结加反向电压，使空间电荷区变宽。
自由
称为电子空穴对
电子
也总是成对消失
称为复合
电子和空穴都可以移动
称为载流子
本征激发受环境温度影响
（二）杂质半导体
第一节
N型半导体 掺五价元素，如磷 P型半导体 掺三价元素，如硼
自由电子是多子； 空穴是少子。
空穴是多子； 自由电子是少子。
自由 电子 +54 施主 原子 +5
空穴
+43 受主 原子
+3
（二）PN结的伏安特性
第一节
PN结的伏安特性方程为: I IS(eqU kT 1)
式中令：kITs/是q=U反T向饱则和电流; q是电子电量； UTK称是为波温尔度的兹电曼压常当数量；。T常是温绝下对，即温T度=30。0K时，UT≈26mV。
① U>0且U >>UT时
eU UT>>1，
即正向电流随正向电压的增大 按指数规律迅速增大。
-- - -- - -
++ ++ - - - -
N型
少子电子 P型
扩散运空间P动N电结荷区
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++
------ ------ ------ ------
N区 自建电场
P区
如扩果散在N型（或空P间型电) 半运导动体的基片上荷，区掺
入素浓浓区么阻扩运三作度度（在碍散动价为，高或P型（补形于N漂运区型或偿成原移动和区五杂一掺N）价质个入自电型，），杂P建场区型那元其质 的PN扩运交结散动界. 处动平便态衡形成漂运一移动个
电源的正极接N区，负极接P区。
外加电场与PN结自建电场方向 相同，PN结变宽。使多子的扩 散运动大为减弱，而少子的漂 移运动将占优势。PN结的电流 由少子漂移电流决定，称为PN 结的反向电流。
第一节
R
V
外加电场 I
P - - - +++N - - - +++ - - - +++
自建电场
在P一N结定的具温有度单条向件导下电，性少子。的外浓加度正基电本压不时变，，P空N间结反 向电电荷流区几变乎窄与外，加流反过向一电个压较的大大小的无正关向，电故流称。为外反向加 饱反和向电电流压。时当温，度空变间化电时荷，区少变子的宽浓，度流要过改一变个，很PN小结 的的反反向向电饱流和也要电随流之。变化。
（三）载流子的漂移运动和扩散运动
第一节
1 漂移运动
在有电场力作用时，半导体中的载流子将产生 定向运动，称为漂移运动。载流子的漂移运动 形成的电流称为漂移电流。
2 扩散运动
由于浓度差而引起的定向运动称为扩散运动。 载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。
第一节
少子空穴
多子电子
多子空穴
++ + + +++ +
加电压大小控制，形成电容效应，称为扩散电容CD
（一）PN结的单向导电性
1. PN结加正向电压
电源的正极接P区，负极接N区。
外加电场与PN结自建电场 方向相 反，削弱自建电场。 PN结变窄。 有利于多子的扩散，不利于 少子的漂移。 电源源源不断 供给扩散，形成较大的正向 电流。
第一节
R
V
外加电场 I
-+
-+
P
-+
N
自建电场
2.PN结加反向电压
空间电荷区
区间电荷随外加电压变化而增大或减小， 形成了电容效应，称为势垒电容CB
2.扩散电容
P区
np pN
∆Q
2
1 1'
nP0
pN0
第一节
N区
∆Q'
2'
X
0
0
X'
图以中P四区条为曲例线：1当，外2（加或电1压' ，增2大'）时是，在曲外线加由正1向变电为压2，下 N非区平扩衡散少到子P浓区度的提自高由；电同子理（，或外P区加扩电散压到减N小区时的，空非穴） 即平非衡平少衡子少浓子度浓降度低的。分这配样情，况扩。散到两边的少子受外
② eUU<0U且T<│<1U，│>>UT时
即加反向电压时，只流过很小 的反向饱和电流。
(V) 10
B
I(mA) D
2
1
T=25℃
O 0 50 -IS
(μA)
100 U(mV)
(三）PN结的反向击穿
I(mA)
第一节
反向击穿电压：发生击
穿所需的反向电压UBR.
PN结的反向击穿：当
加到PN结上的反向电压增 大到某个数值时，反向电 流急剧增加。
硅和锗的简化原子模型
第一节
硅和锗都是单晶体材料。它们的单晶体具有
金刚石结构，每一个原子与相邻的四个原子结 合，这些原子彼此之间通过共价键联系起来
+4 +4 +4 +4
+4
+4
共 价 键
晶体结构平面示意图
第一节
（一）本征半导体
本征激发
纯净的结构完 整的半导体
电子和空穴总是成对出现
BA
+4+4
复空合穴
（二）半导体的晶体结构
第一节
制如造果半把导原体子器核件和的结主构要较材稳料定是的硅内和层锗电。子看 它成们一的个最整外体层，只称有为四惯个性价核电，子那。么惯性核就 外带层着电四子个影正响电它荷们，的外化层学价性电质子，带四个负电 也荷影。响它们的导电性能。
惯性核
+4
价电子
这种模型突出了价电子
的作用
击穿 பைடு நூலகம்压
UBR
特点：随着反向电流急 剧增加，PN结的反向 电压值增加很少。
雪崩击穿
PN结的击穿
齐纳击穿
电击穿 （可逆的）
0
还有热击穿 （不可逆）
U(V)
（四）PN结的电容效应
第一节
1.势垒电容
-q +q
-+ P区 - + N区
-+
PN结加正向电压，使空间电荷区变窄； PN结加反向电压，使空间电荷区变宽。