模拟电子技术基础学习笔记之PN结

半导体

半导体是在元素周期表中金属与非金属的交界处。常温下半导体导电性能介于导体与绝缘体之间。
半导体的晶体结构

• 半导体的晶体结构

载流子

在半导体物理学中，电子流失导致共价键上留下的空位（空穴引）被视为载流子。电流载体，称为载流子。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。

1. 本征激发
   电子吸收能量,跃迁离开共价键，产生一个自由电子和自由空穴,这一过程称为本征激发。
2. 自由电子
   产生了自由电子就可以
3. 空穴
4. 复合
   自由电子和空穴重新组合

载流子的浓度

杂质半导体

1. 概念：掺入少量杂质元素
2. 多子：对于N型半导体，多子是自由电子，反之，P型的是空穴
3. 少子：对于N型半导体，多子是空穴，反之，P型的是电子

N型半导体

1. 掺入P（磷，15号元素，多电），使半导体多出很多的自由电子

P型半导体

1. 掺入B（硼），使半导体多出很多的空穴

PN结的形成

1. PN结的开启
   （1）、 多子的扩散运动
   由于P和N两个半导体结合，故在它们的结合区会形成N区的电子跑向P区的空穴，形成稳定的共价键，从而在那个区域形成一个势垒区，即空间电荷区，这个空间电荷区达到了一定的稳定度（够高的势垒，这个扩散运动就会停止，只有少子在做漂移运动）

2. 空间电荷区：也叫耗尽层、阻挡层、Pn结

3. 如何开启
   看上图（b）及下图，加个正向电压，让其产生与势垒区本身产生的内电场相反的外电场，势垒减薄，多子的扩散运动重新活跃起来，让Pn结有电流载体（载流子），恢复导通性。

4. 单向导通性
   如下图，加个反向电压，让其产生与势垒区本身产生的内电场相同的外电场，势垒加厚，扩散运动更难，只有仅有的少子在做漂移运动，但因为太少量了，微乎极微，可以直接看成没有，即断开

5. Pn结伏安特性曲线

PN结的电流方程

不同材料的PN结的导通电压

GE 锗：0.2-0.3v
SI 硅：0.6-0.7

稳压二极管是利用PN结反向击穿临界，电压不管如何增加，它都不会再往上涨，只有电流再增加。当然正向也可以做一个0.7V 的稳定管，但是由于这个不能像反向状态一样可以有不向的反向击穿电压，故一般来说稳压管都是利用反向（反接）来使用，当然稳压管也有其自己其他的优点的，是有所选择的。