模拟电子电路基础--半导体的基础知识

一、半导体基本知识

1.1 本征半导体
4价元素，纯净的硅和锗

1.2 杂质半导体
N型半导体：本征半导体中掺入5价元素，形成多余的电子
P型半导体：本征半导体中掺入3价元素，形成多余的空穴

二、PN结

一边P型，一边N型，形成PN结
载流子扩散形成内建电场，电场又使载流子漂移回去，达成平衡。

2.1 PN结单向导电性
PN结加正向电压（P正N负），内建电场被减弱，平衡被打破，扩散大于漂移，形成正向电流。
Id=Is*[e^(U/Ut)-1]
Is为反向饱和电流(加反向电压时的电流)，Ut室温下为26mV.

2.2 PN结的击穿
齐纳击穿：<4V（硅）
雪崩击穿：>7V（硅）

2.3 PN结的电容效应
势垒电容：阻挡层的空间电荷引起
扩散电容：在正向电压下，多子在扩散过程中产生电荷积累引起

三、半导体二极管

3.1 二极管的特性
正向特性：硅管导通电压为0.6-0.8V，锗管为0.1-0.3V
反向特性：反向电压一定时，电流很小，反向电压超过一定值时，电流急剧增加，发生击穿

3.2 二极管主要参数
最大整流电流IF：允许通过的最大正向电流
最大反向工作电压UR：允许的最大工作电压（击穿电压）
反向电流IR：加反向电压时的电流，它越小表明单向导电性越好
最高工作频率fM：取决于PN结电容大小，电容越大，fM越高
直流电阻RD：加在管两端的直流电压与直流电流之比，非线性，正反向电阻之差越大，性能越好
交流电阻rd：电压微变化与相应的微电流变化之比

3.3 稳压二极管
让二极管工作在反向击穿区，反向电流变化很大的情况下，反向电压变化很小。

四、半导体三极管

把两个背靠背的二极管连接起来形成三极管，并且，在发射区重掺杂，基区很薄，集电结面积很大。

4.1 三极管的放大作用
发射结正偏，发射结多子扩散至基区，集电结反偏产生反向电场，基区多子被电场扫进集电结。



电流分配关系：
IE=IB+IC
IC=αIE+ICBO
IC=βIB+ICEO
ICEO=（1+β）ICBO
α=IC/IE
β=IC/IB

极间反向电流
ICEO：基极开路，集电极和发射极之间的穿透电流
ICBO：发射极开路，集电结的反向饱和电流

4.1 三极管的特性曲线



截止区：两个结均反偏，IB <=0
饱和区：两个结均正偏，UCE=0.3V
放大区：发射结正偏，集电结反偏，IC=βIB，UCE变化对IC无影响