模電基礎知識一、常用半導體器件1.1本征半導體純凈的半導體，具有晶體結構的半導體導電要靠自由電子，價電子是不導電的1.2載流子承載導電作用的粒子1.3本征激發定義：價電子脫離共價鍵束縛，產生自由電子和空穴當外加電場以后，會造成空穴的相互移動所以此時的載流子是空穴與自由電子1.4復合定義：自由電子重新回到空穴本征激發和復合的速度以及溫度影響載流子的濃度本征激發與復合是一種相互對應的運動溫度升高，載流子濃度升高，到達一個溫度下，濃度趨向于不變此時應該是一種動態平衡。本征激發的速度與復合的速度一致本征激發與溫度有關，復合與載流子的濃度相關雜質半導體在本征半導體里面摻雜少量的雜質元素1.5N型半導體目標是提高載流子濃度摻入少量磷(5價元素)，某些位置被磷取代摻入一個以后就會多出一個自由電子這種半導體中含有兩種載流子，但自由電子數目已經大大增多自由電子是多數載流子，簡稱多子空穴是少子此時主要依靠的是自由電子，而自由電子帶負電負電英文表示為negative空穴是帶正電的磷原子貢獻出了大量的自由電子，因此成為施主原子溫度對N型半導體的自由電子濃度影響不大，溫度會對少子的影響大。1.6P型半導體指的是positive，即正電，那其中的多數載流子應該是帶正電的空穴所以此時摻入的是硼(3價)會產生更多的空穴1.7PN結PN結的形成擴散運動造成了PN結的形成最后形成了中間的空間電荷區空間電荷區也叫耗盡層，也叫阻擋層，也叫PN結此時擴散運動還在進行少子此時也在運動，稱為漂移運動在一定情況下，多子的擴散運動與少子的漂移運動達到動態平衡現在左右相等，叫做對稱結當左右摻雜濃度不同的情況下，會形成不對稱結。1.8PN結單向導電性PN結外加正向電壓的時候外電場削弱內電場，使得擴散運動得以恢復，使電流迅速增大圖中電阻的作用就是限定通過的最大電流，不然會燒掉PN結，所以以后在使用二極管正向導通作用的時候一定記得加限流電阻PN結外加反向電壓的時候那么PN結會越來越厚，阻擋作用越來越強，相當于是截止的狀態實際上是存在一點電流的，因為漂移運動會加強，所以會有微安級的電流產生這個電流對溫度會比較敏感，這個電流稱為反向飽和電流。PN結的伏安特性曲線正向特性:有一個死區反向特性:鍺管反向電流比硅管大，反向擊穿電壓反向擊穿分為兩種:雪崩擊穿當摻雜濃度比較低，并且外加電場較強的時候，PN結會比較長，此時耗盡層相當于一個粒子加速器，會把自由電子加速，導致自由電子損壞共價鍵，形成擊穿。溫度越高，所需的擊穿電壓越高。(因為晶格振動會變大)。齊納擊穿發生在摻雜濃度比較高的時候，PN結會比較窄，所以此時即使外加電場比較小，但場強也會比較大，此時價電子直接從共價鍵脫離束縛。溫度越高，齊納擊穿所需的電壓越低。(此時價電子更活躍)PN結損壞是因為反向擊穿引起的PN結溫度升高。但如果擊穿以后，溫度沒有變高，達不到燒毀的狀態，此時PN結工作在反向擊穿狀態，但要控制好不能發生二次熱擊穿此時PN結在很大的電流變化范圍內，電壓保持不變，具有穩定電壓的作用，做成穩壓二極管。摻雜濃度與擊穿電壓的關系通過控制摻雜濃度，來控制擊穿電壓。越稀薄，擊穿電壓越高，因為是雪崩擊穿。越濃，擊穿電壓越低。所以可以得到不同的穩壓二極管PN結的電流方程Is: