模拟电子技术第二章-常见电子元件

2.2.2 杂质半导体
掺入杂质后的半导体叫杂质半导体。杂质半导体分为电子 型半导体（N型半导体）和空穴型半导体（P型半导体） 两种。
1、N型半导体
如图所示，在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子。这 种杂质半导体中的电子浓度高于空穴浓度，主要依靠电子 导电，故称之为电子型半导体或N型半导体。
的热运动状态，且其运动方向是随机的，所以它们的平均
移动速度为零，即不产生电流。在有电场作用时，载流子
将作定向运动，这种运动叫漂移运动，由此引起的电流叫
漂移电流。
2、PN结的形成
对一块半导体采用不同的掺杂工导体，在它们的交界面就
会形成PN结。
PN结的具体形成过程: 1）由于浓度差引起的多子的扩散运动； 2）由于内电场的作用形成的非平衡少子的漂移运动； 3）动态平衡；
6、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！
问题
为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本 征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电 性能？
为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少 子是影响温度稳定性的主要因素？
为什么半导体器件有最高工作频率？
，电阻的单位是欧姆（Ω）。
2.1.2 电容器 电容是一种储能元件，用字母“C”表示，电容的单位是
法拉，简称法（F）。
2.1.3 电感器 电感也是储能元件，用字母“L”表示，在国际单位制里，
电感的单位是亨利（H）。
2.2 半导体基础知识
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，我们称之为半导 体。
2.3二极管
二极管的结构和类型 二极管的伏安特性、主要参数 二极管电路的分析方法、应用 稳压二极管工作原理及应用
2.3.1 二极管的结构和类型 将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
玻璃管封装 塑料封装 金属封装 大型金属封装
普通二极管按使用的半导体材料不同分为硅管和锗管； 按结构形式不同，常用的有点接触型和平面型。
第二章 常见电子元件
2.1 电阻、电容和电感的回顾 2.2 半导体基础知识 2.3 二极管 2.4 三极管 2.5 场效应管 2.6 其它半导体元件简介
_ _ _ L u u Cu R i i i + + +
2.1 电阻、电容和电感的回顾
2.1.1电阻器 电阻用来限制通过它所连支路的电流大小，符号为“R”
2.2.1 本征半导体 高度提纯、晶体结构完整的单晶体叫做本征半导体。 1、本征半导体的原子结构
2、本征半导体中的两种载流子
当温度变化或有光辐射作用时，少数价电子获得足够的能量， 可以克服共价键的束缚成为自由电子， 同时，在原来的共价 键中留下了一个空位，称为空穴。
这种在光热激发下产生电子-空穴对的现象称为本征激发。
雪崩击穿：在材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时 ，空间电荷区中的电场将随之增强。当电场增强到一定程度时，通过 空间电荷区的电子将获得足够的能量并不断的与空间电荷区中的晶体 原子发生碰撞，将束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子 -空穴对。新产生的自由电子又会在电场作用下撞出其它价电子，产 生更多新的自由电子-空穴对。如此连锁反应，使得空间电荷区中载 流子的数量雪崩式地增加，流过PN结的电流就会急剧增大。
PN结具有单向导电性，是构成各种半导体器件的基础。
1、载流子的扩散和漂移运动
（1）载流子的扩散运动
在电中性的半导体中，当同一种载流子浓度有差别时
，载流子将从浓度较高的区域向浓度较低的区域运动，这
种运动叫扩散运动，由此引起的电流叫扩散电流。
（2）载流子的漂移运动
半导体在无外加电场时，电子和空穴均处于杂乱无章
在外电场的作用下，自由电子作定向运动，形成电子电流；空 穴也作定向运动，并形成空穴电流。
3、本征半导体的热平衡 在半导体中，自由电子在运动过程中和空穴相遇就会填补
空穴，重新被共价键束缚起来，自由电子-空穴成对消失 ，这种现象称为复合。 本征激发产生自由电子-空穴对，复合使自由电子-空穴对 消失。在一定的温度下，两者达到动态平衡，称为热平衡 。 热平衡时本征半导体中载流子浓度一定，并且自由电子与 空穴的浓度相等。 本征半导体的导电能力很弱。在一般使用的温度范围内， 温度愈高，载流子浓度就愈高，导电性能也就愈好，因此 本征半导体具有对温度的敏感性。利用这种敏感性，可制 作热敏元件和光敏元件。
3、PN结的单向导电性
P区接外加电压的正极，N区接负极，叫PN结的正向偏置 ，简称正偏。如图所示扩散电流超过漂移电流，最后形成 正向电流。
P区接外加电压的负极，N区接正极，叫PN结的反向偏置 ，简称反偏。如图所示在电路中形成了少子漂移的反向电 流，由于少子数量少，因此反向电流很小。
4、PN结的伏安特性 PN结的导电特性可用下面的电流方程及曲线表示：
i PN IS (e uPN / UT 1)
5、PN结的击穿特性
当外加反向电压过高时，反向电流将突然增大，这种现象 称为反向击穿。产生击穿时加在PN结上的反向电压称为 反向击穿电压U(BR)。击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿 两种情况。
齐纳击穿：在高掺杂的情况下，因耗尽层宽度很小，不大的反向电压 就可在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，使价电子脱离共 价键束缚，产生电子-空穴对，致使电流急剧增大，形成反向击穿。
） 子子 子 电离 离 由 主 正 自 施 （ + N
2、P型半导体
如图所示，在硅或锗的晶体中掺入少量三价元素原子。这 种杂质半导体中的空穴浓度高于电子浓度，主要依靠空穴 导电，故称之为空穴型半导体或P型半导体。
） 子 子 离 离 穴 主 负 空受 （ _ P
2.2.3 PN结的形成及特性