模电_郑益慧_笔记_2

载流子的浓度

本征激发的速度与温度相关；
复合与载流子浓度相关；
- 当温度升高时，本征激发加剧，载流子浓度逐渐上升；
- 同时随着载流子浓度上升，复合加剧，载流子浓度逐渐下降；
- 最终，本征激发和复合达到动态平衡，载流子浓度趋于稳定；
总之，载流子浓度与温度相关；
本征半导体的本征激发产生的载流子浓度很低，导电性很弱；

杂质半导体

半导体材料有很强的可掺杂性；
杂质半导体：在本征半导体中，掺入少量的杂质元素；
- N型半导体：在本征半导体中掺入5价元素磷；掺入一个5价磷元素，就多一个自由电子；参入少量的杂质元素后，杂质半导体的载流子浓度就远比本征半导体的载流子高，甚至高上百万倍；
  
  （1）N型半导体中，载流子依然是两种，即自由电子和空穴；
  （2）N型半导体中，自由电子的浓度远远高于空穴的浓度，即自由电子是多数载流子，简称多子；空穴为少数载流子，简称少子；
  （3）N型半导体中，主要的导电粒子为自由电子，自由电子带负电，所以称之为N（Negative，负极的）型半导体；【N型半导体本身不带负电。因为虽然N型半导体中带负电自由电子的浓度远远高于带正电的空穴，但N型半导体中还有浓度很高的带正电的磷粒子；】
  （4）温度对杂质半导体中的多子浓度影响不大（杂质半导体中的多子浓度远远大于本本征激发产生的载流子浓度）；
  （5）温度对杂质半导体中的少子浓度影响非常大（因为多子浓度很高，复合加剧，杂质半导体中少子的浓度低于本征激发产生的载流子浓度）
- P型半导体：在本征半导体中掺入三价元素硼；
  
  （1）P型半导体中，载流子依然是两种，即自由电子和空穴；
  （2）P型半导体中，空穴的浓度远远高于自由电子的浓度，即空穴是多数载流子，简称多子；自由电子为少数载流子，简称少子；
  （3）P型半导体中，主要的导电粒子为空穴，空穴带正电，所以称之为P（Postive，正极的）型半导体；【P型半导体本身不带正电。因为虽然P型半导体中带正电空穴的浓度远远高于带正电的空穴，但P型半导体中还有浓度很高的得到自由电子带负电的硼粒子；】

PN结

PN结的形成

扩散运动：粒子在浓度梯度的驱动下，从浓度高的地方向浓度低的地方运动；
由于扩散运动，在P型半导体和N型半导体的交接处，P型半导体的空穴扩散到N型半导体，N型半导体的自由电子扩散到P型半导体，进行复合，造成空穴和自由电子大量耗尽。之后逐渐形成一个电场方向从N型半导体指向P半导体的空间电荷区，阻止进一步扩散运动；该空间电荷区就是PN结（PN junction，junction，汇合处），也称为耗尽层或阻挡层；
- 在热运动的作用下，依然会有一些多子的扩散运动；
- 空间电荷区（PN结）会促进P型半导体和N型半导体中的少子移动到对方，称之为漂移运动；
- 多子的扩散运动和少子的漂移运动会逐渐达到动态平衡；
当P型半导体和N型半导体的掺杂浓度一样时，形成的PN结是对称的，称之为对称结，即P型半导体和N型半导体中耗尽层宽度一样；
当P型半导体和N型半导体的掺杂浓度不一样时，形成的PN结是不对称的，称之为不对称结，即浓度高的半导体中耗尽层窄，浓度低的半导体中耗尽层宽；

PN结的单向导电性

当在PN结两端加正向电压时（P型半导体接正极，N型半导体接负极）。
- 当正向电压从0逐渐增大，与正向电压电场力方向相反的PN结逐渐变薄，这一段电压内，电路中几乎没有电流，称之为死区；
- 当PN结变薄到一定程度，正向电压稍微增大一点，电路中的电流就呈指数上升，电路导通；（即外电场削弱内电场作用，扩散运动重新恢复）
- 电阻R限制电路中通过的最大电流（U/R），防止电流过大，烧毁PN结；
当在PN结两端加反向电压时（P型半导体结负极，N型半导体结正极）；
- 外电场方向与内电场方向一致，耗尽层变厚；少子的漂移运动加剧，产生漂移电流，但电流很小，uA级，称为反向饱和电流；【漂移电流是少子产生的，所以对温度很敏感】