模电笔记快速整理之《模拟电子技术基础（第四版）》上海交大网课版 1-2章

模电笔记快速整理

第一章 常用半导体器件

1.1 半导体基础知识

1.1.1 本征半导体

1. 概念：半导体的导电能力界于导体和绝缘体之间

2. 本征半导体：具有晶体结构的半导体
   

3. 载流子：

​ （1）本征激发：（温度）

​ 自由电子定向移动，形成电子电流；另外由于空穴的存在，价电子依次填补空穴，可以说 空穴也产生定向移动，形成空穴电流

​ （2）复合：本征激发的反运动（载流子的浓度）

​ （3）载流子的浓度：

​ 在一定温度下，本征激发与复合达到动态平衡，此时，载流子的浓度一定。

​ tips：将半导体作为导电元件，那么如何提高其导电能力呢？

1.1.2 杂质半导体

1. 概念：本征半导体中掺入少量的杂质元素
2. N型半导体：

（1）掺入P（磷）（2）多子：自由电子【电子带负电，negative(N)】（3）少子：空穴

​ 注意：不能说N型半导体带负电，因为存在大量磷离子

3. P型半导体：

（1）掺入B（硼）（2）多子：空穴 （3）少子：自由电子

​ 1.PN 结：

​ （1）形成：① 扩散运动

​ ② 空间电荷区：耗尽层、阻挡层、PN结

​ ③ 漂移运动：在N区和P区也存在对应的少子，少子在电场力作用下的运动称为漂移运动

​ ④ 掺入杂质浓度相等，称对称结；反之称为不对称结

​ （2）单向导电性：

​ ① 外加正向电压（外削内）

​ 外电场将多数载流子推向空间电荷区，使空间电荷区变窄，削弱了内电场，破坏了原来的平衡，使扩散运动加剧，漂移运动减弱

​ R为限流电阻，防止电流增长过快导致PN结烧坏

​ ② 外加反向电压（外长内）

​ （3）PN结的电流方程：

​ （4）PN结的伏安特性：

​ ① 正向特性：死区 ② 反向特性（反向击穿时电压变化较小，稳压二极管）

​ ③ 反向击穿：雪崩击穿（掺杂浓度较低，耗尽层宽度较宽。当反向电压较大时，耗尽层的电场使少子加快漂移运动，从而与共价键中的价电子碰撞，把价电子撞出共价键，载流子雪崩式倍增，致使电流急剧增加）；齐纳击穿（掺杂浓度较高，耗尽层宽度较窄。较小的反向电压也在耗尽层形成很大的电场，直接破坏共价键，价电子克服共价键束缚，致使电流急剧增加）

​ （5）PN结的电容效应：

​ ① 势垒电容：耗尽层宽窄变化所等效的电容

​ ② 扩散电容：由非平衡少子与电压之间的关系构成（PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子；PN结处于正向偏置时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子均称为非平衡少子）

1.2 半导体二极管

1.2.1 常见结构

1.2.2 伏安特性

1. 体电阻的存在，电流比PN结小

2. 表面存在漏电流，反向电流比PN结大

3. 温度的影响：

   ① T↑，正向←，反向↓

   ② T1℃↑，正向压降2.25mV↓；10℃↑，反向电流增大一倍
   

1.2.3 主要参数

1. 最大整流电流：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流
2. 最高反向工作电压：二极管工作时允许外加的最大反向电压
3. 反向电流：二极管未击穿时的反向电流
4. 最大工作频率：二极管工作的上限截止频率

1.2.4 等效电路

1. 由伏安特性折线化得到的等效电路
   
2. 微变等效电路
   

1.2.5 稳压二极管

1. 特点

2. 伏安特性