模电学习笔记

第一周

1、本征半导体：

在0k的温度下，本征半导体中的价电子无法自由移动，但室温下，在3.45x10的12次方的原子中会有一个可以自由移动的价电子，同时在价电子移动时还会形成空穴，这种现象叫做本征激发，这个价电子被称为载流子。

空穴形成后，周围的价电子受到外界能量的作用，向这个空穴移动，形成了载流子的连续移动，这就是共价键中的电荷迁移。同时载流子移动到空穴的位置被共价键再次束缚，这种现象叫做复合。（与本征激发相对）复合时也可以说是载流子和空穴的湮灭。

——载流子的移动方向与空穴的相反。

——价电子能够自由移动并形成电流的根本原因是共价键中出现空穴。

——载流子和空穴总是成对出现。

——半导体中有两种载流子，即自由电子和空穴。

2、杂质半导体：

为了提高半导体的导电能力，（提高温度不符合实际的使用情况）因此想到增加半导体的载流子的浓度。因此衍生出杂质半导体这个概念：在本征半导体中掺入微量的元素，改变其导电性能。根据掺杂的元素可分为N型半导体和P型半导体。

N型半导体：掺杂的元素是五价元素，如，磷。相当于每掺入一个五价元素就多出一个自由电子，因为是掺入的元素原子提供自由电子所以叫做施主原子。这导致该半导体中的自由电子占了多数的载流子，因此将自由电子叫做多子，空穴叫做少子。同时，N型半导体中的N是代表negative，即自由电子显示的负电性。

——温度升高少子和多子增加的数量是同等，但是因为多子的数量大，少子的数量很小，所以温度对多子的影响可以忽略不计，但是对少子的影响很大。（少子对温度很敏感）——如果某个半导体器件的特性与少子紧密联系，就意味着该半导体器件受温度的影响很大。

P型半导体：掺杂的元素是三价元素，如，硼。与N型半导体相反。每掺入一个三价元素就多出一个空穴，因为是掺入的元素原子最外层电子层只有三个电子，相当于每增加一个受主杂质原子就会增加一个空穴（载流子）。这导致该半导体中的空穴占了多数的载流子，因此将空穴叫做多子，自由电子叫做少子。同时，P型半导体中的P是代表positive，即空穴显示的正电性。

——自由电子多了，空穴就少了。自由电子的数量与空穴的乘积=本征激发产生的自由电子和空穴的乘积。——掺杂后不仅可以提高载流子的浓度（多子），还可以大大降低少子的浓度，使得该杂质半导体的性质不受少子特性的影响。

3、PN结：

3.1.PN 结的形成：相当于把N型半导体和P型半导体“拼”在一起。在拼接的地方P区的空穴会由于扩散运动向N区移动，同理N区的自由电子会向P区移动，但是施主和受主离子不会移动，所以自由电子和空穴的湮灭只会在“拼接”处发生。载流子之间的复合会在“拼接”处形成空间电荷区（也叫耗尽区），空间电荷区的形成还会形成一个电场（内电场）。

该空间电场作用：1、会阻止载流子向另一个区的移动，即阻止多子的扩散运动。2、促进少子的漂移，即促进P区的自由电子向N区移动，N区的空穴向P区移动。总结：空间电场的作用就是让载流子往对应的电极性的区域移动或者保持在该区域的趋势。即，使得自由电子都在N区，空穴都在P区。少子的漂移运动与空间电荷区内的载流子进行了中和，中和之后空间电荷区的电场强度减弱，反过来又会增强扩散运动同时减弱漂移运动。

漂移运动和扩散运动的对比：