第一章常用半导体器件------------杂质半导体

###### 本系列博文为华成英教授的《模拟电子技术基础（第四版）》学习笔记 ###########

【N型半导体】

在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体

显然现在多出了一个电子，该电子不被束缚，成为了自由电子，所以N型半导体中，自由电子浓度大于空穴的浓度，称自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子

所以N型半导体主要靠自由电子导电

【P型半导体】

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体

由于杂志原子外有3个价电子，少了一个，就多出一个空穴，所以P型半导体中，空穴为多数载流子，自由电子是少数载流子，靠空穴导电

【PN结】

P型半导体和N型半导体交界面就形成PN结。PN结有单向导电性。

【PN结的形成】

1】由于两边的多数载流子不一样使得各自都有浓度差，这样由于扩散运动，多数载流子会往对面区域扩散

2】由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行

3】参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结

【PN结正向导通】

当电源的正极接到PN结的P端，且电源负极接到N端时，称为PN结外加正电压，也称正向偏置

此时外电场将多数载流子推向空间点合区，使其变窄，削弱了内电场，破坏了原来的平衡，使得扩散加剧漂移运动减弱，PN结导通

【PN结反向截止】

当电源正极接到PN结的N端，且电源的负极接到PN结的P端时，称PN结外加反向电压，也称反向接法或者反向偏置

此时外电场使得空间电荷区变宽，加强了内电场，阻止扩散运动的进行，而加剧漂移运动的进行，形成反向电流，称为漂移电流，但是由于少数载流子数目少，电流小，所以忽略不计，我们称PN结此时截止

【PN结伏安特性】

当反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，称为反向击穿

因耗尽层宽度变窄，不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，致使电流急剧上升，称为齐纳击穿

新产生的电子与空穴被电场加速后又撞击其他价电子，载流子雪崩式增加，电流急剧增加，这种击穿称为雪崩击穿

【PN结的电容效应】

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过程，与电容充放电相同，效果称为势垒电容Cb

PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放过程，称为扩散电容Cd

结电容Cj = Cb + Cd

【杂志半导体总结】

本征半导体中掺入不同价的元素形成N型半导体和P型半导体，N型半导体多数载流子是自由电子，而P型是空穴，这使得将他们放在一起时，在交界面会形成PN结。

PN结的形成是扩散运动和漂移运动的共同结果，PN结外加正电时，扩散加剧，PN结导通，外加负电时，漂移运动加剧，但是少数载流子数量少，电流小，忽略不计，称为PN结截止。

PN结方向电压太高会被击穿，造成永久性损坏，同时在PN结外部电压变化时，会有电容效应

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