第1章半导体器件1.1半导体器件的基本知识1.1.1本征半导体及其导电性(1）本征半导体的共价键结构（2）电子空穴对可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合，如图01.02所示。(3)空穴的移动1.1.2杂质半导体(1）N型半导体(2)P型半导体漂移运动：两种载流子（电子和空穴）在电场的作用下产生的运动。其运动产生的电流方向一致。扩散运动：由于载流子浓度的差异，而形成浓度高的区域向浓度低的区域扩散，产生扩散运动。二、杂质对半导体导电性的影响1.1.4PN结一、PN结的形成最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。二、PN结的单向导电性(1)PN结加正向电压时的导电情况(2)PN结加反向电压时的导电情况PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。三、PN结的电容效应(1)势垒电容CB当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。雪崩击穿：当反向电压足够高时（U>6V）PN结中内电场较强，使参加漂移的载流子加速，与中性原子相碰，使之价电子受激发产生新的电子空穴对，又被加速，而形成连锁反应，使载流子剧增，反向电流骤增。齐纳击穿：对掺杂浓度高的半导体，PN结的耗尽层很薄，只要加入不大的反向电压（U<4V），耗尽层可获得很大的场强，足以将价电子从共价键中拉出来，而获得更多的电子空穴对，使反向电流骤增。1.2半导体二极管1.2.1半导体二极管的结构类型图01.11二极管的结构示意图1.2.2半导体二极管的伏安特性曲线图01.12二极管的伏安特性曲线(1)正向特性(2)反向特性在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。1.2.3半导体二极管的参数(3)反向电流IR1.2.4半导体二极管的等效模型（3）折线模型：修正恒压降模型，认为二极管的管压降不是恒定的，而随二极管的电流增加而增加，模型中用一个电池和电阻rD来作进一步的近似，此电池的电压选定为二极管的门坎电压Vth，约为0.5V，rD的值为200欧。由于二极管的分散性，Vth、rD的值不是固定的。1.2.5半导体二极管的型号半导体二极管图片1.2.6特殊二极管图01.14稳压二极管的伏安特性从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。(3)最大耗散功率PZM——(5)稳定电压温度系数——VZ稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管二是场效应半导体三极管1.3.1.1双极型半导体三极管的结构1.3.1.2双极型半导体三极管电流的分配与控制1.3.1.3双极型半导体三极管的电流关系1.3.1.4双极型半导体三极管的特性曲线1.3.1.5半导体三极管的参数1.3.1.6半导体三极管的型号双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区,(或两个P区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。与PN结中的情况相同。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式:(2)三极管的电流放大系数共发射极接法的供电电路和电压-电流关系如图02.04所示。简单地看，输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线，现讨论iB和vBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。为了排除vCE的影响，在讨论输入特性曲线时，应使vCE=const(常数)。共发射极接法的输入特性曲线见图02.05。其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB增大，特性曲