一、本征半导体杂质半导体

1、半导体

• 定义：导电性能介于导体与绝缘体之间

2、本征半导体

• 定义：纯正的具有晶体结构的半导体。
• 原理：

先看这张图上的（是用硅这个原子做的，最外层有4个电子）） ①空穴：就是当这一个电子挣脱出这个共价键，这个位置就空掉了，所以就叫做空穴（虽然是空穴，但是整个导体肯定是呈电中性的，所以我们就说这个空穴带正电）。②自由电子：就是跑掉的那个电子。 空穴与电子是成对出现的。空穴与电子都叫做载流子

①本征半导体中的空穴与电子统称为本征半导体的载流子。

②本征半导体中，那个电子脱离共价键这个行为叫做本征激发。

③本征半导体的导电性能与环境温度密切相关，温度越高，导电性能越好。

④但是对于这样的本征半导体，真正的载流子浓度其实是很低的，也就是电流 I 是近乎等于0的，所以要做参杂处理。

• N型半导体

①在温度确定的环境下，电子浓度与该空穴浓度的乘积是一个常数。

②当我的半导体里面掺入（掺入的原子是磷原子，最外层有五个电子），也就是多出很多的电子，也就是电子浓度>>空穴浓度，那么这时，主要导电的粒子就是电子了，空穴的作用微乎其微（因为空穴是会和电子复合的也就是抵消掉了）。主要导电的例子是电子，电子带负电，取Negative首字母，于是变成了N型半导体。

③这里掺入的原子叫做施主原子，因为是给出去一个电子（磷原子掺到硅做的半导体时这个施主原子就是磷原子）

• P型半导体

① 一种原子是最外层只有三个电子（硼原子），那么把这个原子掺入到我的半导体时，它就不够四个电子去跟别的原子形成共价键，于是，它就从旁边抢一个电子过来，那边旁边就形成了空穴，此时就是空穴浓度>>电子浓度，这时主要导电的例子就是空穴了（正电），空穴带正电，取首字母Positive，于是变成了P型半导体。

②这里参入的原子叫做受主原子，因为是接受了一个电子（硼原子掺到硅原子的半导体时硼原子就是受主原子）

• 杂质半导体

①N型半导体与P型半导体都是掺杂着别的原子，所以也统称叫做杂质半导体

②少子的浓度对温度非常敏感（咋理解呢，拿N型来说，原有公式是这个，对于N型半导体来说，电子浓度（多子）就是掺杂进去了多少磷原子的浓度，所以这个电子浓度是不太变化的，可以说是不变的。那么，当温度变化（上升）时，这个常数会变大，所以就是空穴浓度变大，也就是少子浓度变大了。P型同理）

二、PN结的形成

1、简图

①N型半导体的简图（N型是掺杂了磷原子，结合的时候磷原子会少一个电子，因为形成共价键的时候它多出来一个电子形成自由电子导电去了，所以磷原子失去一个电子变成正电）

②P型半导体的简图（P型掺杂进去的是硼原子，结合的时候硼原子会多得到一个电子，因为形成共价键的时候它少一个电子，别的给它一个，于是对于硼原子来说它多了一个电子，所以变成正电）

2、PN结

①PN结就是把一块P型半导体和一块N型半导体拼在一起，在实际工艺中就是把一块P型半导体和一块N型半导体制作在同一块硅片当中

②图示：

图可以看出来，因为扩散原理（物质总是从浓度高的地方流到浓度低的地方），所以P型区的空穴就会往N区跑，N区的电子也会往P区跑。

而空穴跟电子两个一相遇就会湮灭（结合），而中间就会形成一块区域是没有空穴也没有电子的区域就是这样的空间电荷区（也叫做耗尽层）。 这个空间电荷区不是有磷正离子和硼负离子吗，就会形成一个从正离子指向负离子的电场区域（图示就是从右往左）。

由于这个空间电荷区的存在，两边P区和N区剩下的那些空穴和电子就无法再扩散到对面去（因为空穴正电，一旦进入电场区就会受到同方向的力回到P区，电子同理）

3、定义小结

①在电场力作用下，载流子的运动称为漂移运动（为什么载流子会受到电场力不是说湮灭了吗？是因为在P区和N区怎么样都会有几个电子或空穴，它们受到电场力的作用就叫做漂移作用）

②内建电场促进了少子的漂移运动（少子就是在P区N区总是存在着少量的离子）

③内建电场阻碍了多子的扩散运动、

④参与扩散运动的多子的数目等于参与漂移运动的少子数目，处于动态平衡（就是从P区漂移到N区的离子的数目等于N区漂移到P区的离子的数目）

4、PN结的特性

①什么是伏安特性曲线：在一个物体的两端加可以变的电压，研究电压的数值与流过这个物体的电流的数值

②外加正向电压：当U>0时，电流是从P区流向N区则称是PN结外加正向电压。因为电流是从左到右->外加电场方向也是从左到右，那么此时削弱的内建电场（反向），当外加电压足够大，也就内建电场被削弱到一定程度时，内建电场就无法阻碍扩散运动，于是扩散运动就会恢复，进而产生电流，而此时的电压称Uon，伏安特性曲线为：

③外加反向电压：当U<0时，电流是从N区流向P区则称是PN结外加反向电压。因为电流是从右到左->外加电场方向也是从右到左，那么此时增强了的内建电场（同向），并且使空间电荷去变宽了（P区的空穴往左走，N区电子往右走）。当外加电压足够大，也就内建电场被增强到一定程度时，扩散运动被进一步阻碍，但是由于P区会有少量电子，N区也有少量的空穴，于是内建电场促进两方少子的运动，那么就会对整个PN结产生少量的从右到左的电流，叫做反向饱和电流，于是伏安特性曲线变为（反向电压不能一直增大->反向饱和电流也不能一直增大）

若反向电压一直增大，会发生击穿，此时电压叫UBR，伏安特性曲线为：

三、半导体二极管

1、定义

①将PN结用外壳封装，加上电极引线就是二极管，图示：

②二极管的伏安特性曲线跟PN结是的一样

③Si（硅）的导通电压近似0.7v；Ge（锗）的导通电压近似0.2v

④最大整流电流If If是二极管在长期运行下，所能通过的最大平均电流。在相同的电压下，温度越高，电流越大

⑤最高反向工作电压UR，Ubr不能等于Ur

⑥反向电流Is，若Is越小，证明这个二极管的截止效果越好，也就是这个二极管的单向导电性越好

2、两种二极管的模型

①正向导通时有开启电压Uon为0.7v

②理想二极管，无开启电压

四、稳压二极管

1、符号：

比二极管多了个拐角

2、伏安特性曲线：

，跟二极管差不多，但是主要研究的是击穿之后的特性

①电流变化很大时，击穿的电压不变

②当二极管被击穿，原本是正向的电压会变成反向，也就是由＋5v变为-5v。

③那一条不变的电压就是说明进入稳压区，即无论电流变化多大（但是电流也不能无线大，不然P=UI功率太大的话稳压二极管还是会被烧），电压都几乎不变

④如果要一直在稳压区工作，那电流要位于I min和 I max之间。I min是进入稳压区微小电流，I max是在额定功率下与稳压电压的比值