第一章半导体二极管
1本征半导体
单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge。导电能力介于导体和绝缘体之间。特性:光敏、热敏和掺杂特性。本征半导体:纯净的、具有完整晶体结构的半导体。在一定的温度下,本征半导体内的最重要的物
理现象是本征激发(又称热激发),产生两种带电性质相反的载流子(空穴和自由电子对),温度越高,本征激发越强。空穴是半导体中的一种等效q的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位,
使局部显示q电荷的空位宏观定向运动。在一定的温度下,自由电子和空穴在热运动中相遇,使一对自由电子和空穴消失的现象称为
复合。当热激发和复合相等时,称为载流子处于动态平衡状态。
2.杂质半导体
在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。P型半导体:在本征半导体中掺入微量的3价元素(多子是空穴,少子是电子)。N型半导体:在本征半导体中掺入微量的5价元素(多子是电子,少子是空穴)。
杂质半导体的特性载流子的浓度:多子浓度决定于杂质浓度,几乎与温度无关;少子浓度是温度的敏感函数。体电阻:通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。在半导体中,存在因电场作用产生的载流子漂移电流(与金属导电一致),还才能在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
3PN结
在具有完整晶格的P型和N型半导体的物理界面附近,形成一个特殊的薄层(PN结)。PN结中存在由N区指向P区的内建电场,阻止结外两区的多子的扩散,有利于少子的漂移。PN结具有单向导电性:正偏导通,反偏截止,是构成半导体器件的核心元件。
正偏PN结(P,N):具有随电压指数增大的电流,硅材料约为0608V,锗材料约为0203V。反偏PN结(P,N):在击穿前,只有很小的反向饱和电流Is。PN结的伏安(曲线)方程:
4半导体二极管
普通的二极管内芯片就是一个PN结,P区引出正电极,N区引出负电极。
f单向导电性:正向导通,反向截止。正向导通压降:硅管0607V,锗管0203V。死区电压:硅管05V,锗管01V。分析方法:将二极管断开,分析二极管两端电位的高低若V阳V阴正偏,二极管导通短路若V阳V阴反偏,二极管截止开路。方法1:图解分析法
该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
方法2:等效电路法直流等效电路法(低频大信号模型)
微变等效电路法(低频小信号模型)
交流动r