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1、清华大学教授华成英视屏教学第一集：http:/ show/id XMTg3NzM2OTg0.html 第三集：http:/ 模拟电路基础笔记 第一章半导体本征半导体：完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由材料的本征激发决定的纯 净半导体。更通俗地讲，完全纯净的半导体称为本征半导体或 I型半导体。硅和错都 是四价元素，其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的 “单晶 体”，属于本征半导体。载流子：电流载体，称载流子。在物理学中，载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。在半导体物理学中，电子流失导致共
2、价键上留下的空位（空穴引）被 视为载流子。金属中为电子，半导体中有两种载流子即电子和空穴。在电场作用下能作定向 运动的带电粒子。如半导体中的自由电子与空穴，导体中的自由电子，电解液中的正、负离 子，放电气体中的离子等。本征半导体导电能力与温度有关。N型半导体： 也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入V族元素（如磷、神、锑等），使之取代晶格 中硅原子的位置，就形成了 N型半导体。这类杂质提供了带负电（Negative ） 的电子载流子，称他们为施主杂质或n型杂质。在N型半导体中，自由电 子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电，由于 N型半导
3、体中正电荷 量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提 供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越 高，导电性能就越强。P型半导体：也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自 由电子浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代品格中硅原子的 位置，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为 少 子，主要靠空穴导电。由于 P型半导体中正电荷量与 负电荷量相等，故P 型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。 掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。扩散运动：扩散现象是指物质
4、分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的 现象，速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象，主要 是由于密度差引起的。分子热运动目前认为在绝对零度以下不会发生。PN结：采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在 同一块半导体（通常是硅或错）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结 具有单向导电性。P是positive的缩写，N是negative的缩写，表明正荷子与负荷子起作 用的特点。一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂 质是N型半导体时，P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。P
5、N结有 同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的PN结叫同质结，由禁带宽度不同的两 种半导体材料制成的PN结叫异质结。制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。制造异 质结通常采用外延生长法。P型半导体（P指positive，带正电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入 少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴;N型半导体（N指negative，带负电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入 少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带 负电荷的电离杂质。在电 场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。N型半导
6、体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体 向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附 近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子， 称为空间电荷区。P型半导体一边的空间电荷是负离子，N型半导体一边 的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子 进一步扩散，达到平衡。在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流 便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变 窄，电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一
7、边接负极， 则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流 过。这就是PN结的单向导电性。PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大 到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流 会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿 机构有两种，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和 雪崩击穿，前者击穿电压小 于6V，有负的温度系数，后者击穿电压大于6V，有正的温度系数。PN结加 反向电压时，空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容 量随外加电压改变。根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基 本特性
8、可以制造多种功能的 本体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作 整流二极管、检波二极管和开关二极管，利用击穿特性制作稳压二极管和 雪崩二极管；利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外 电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以 制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造 半导体激光二极管与半导体发光二极管；利用光辐射对PN结反向电流的调 制作用可以制成光电探测器；利用 光生伏特效应可制成太阳电池。此外， 利用两个PN结之间的相互作用可以产生放大，振荡等多种电子功能。PN结是构成双极型品体管和场效应晶体管的核心，是现代电子技术的基础。在 二级管中广泛应用。PN结的平衡态，是指PN结内的温度均匀、稳定，没有外加电场、 外加磁场、光照和辐射等外界因素的作用，宏观上达到稳定的平衡状态。不好意思.未完待续
