小白的模拟电路初步学习20日打卡(2)

第2日 关于本征半导体与PN结

前言
什么是半导体？导电性介于导体与绝缘体之间的物质成为半导体及最外层原子受原子核的束缚，介于导体与绝缘体之间。

但是半导体，无法直接用来制作二极管等,需要将其转化为本征半导体。
–本征半导体是纯净(无杂质)的晶体结构（稳定的结构）的半导体。

一.本征半导体的结构

如图所示除晶体结构外有两个结构：自由电子与空穴。
自由电子：由于热运动具有足够能量的价电子，挣脱共价键束缚而成为自由电子。
空穴：自由电子的产生使共价键中留有一个空的位置称为空穴。
当自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。

运载电荷的粒子称为载流子（空穴与自由电子是两种载流子）。外加电场时，由于载流子少，而导电性差。

那么为什么要将导流体变为导电性差的本征半导体？—是为了通过添加杂质的手段将其导电性可控。
二.杂质半导体

这里以N型为例
在杂质半导体中自由电子变为多数载流子，空穴变为少数载流子。（空穴比之前少了，因为复合几率增加）

我们知道温度对于半导体影响十分大，那么温度是怎么影响半导体的呢？这将通过以下的问题得到解释。

在杂质半导体中温度变化时载流子的数目变化吗？----有关。
温度变化时，少数载流子与多数载流子变化的数目相同吗？变化率相同吗？----
少数载流子与多数载流子变化的数目相同，但变化率不同。
少数载流子100+1变化1%，多数载流子1000+1变化1‰

所以少数载流子是影响半导体温度稳定性的关键因素。

三.PN节的形成及其单向导电性

我们将p型半导体和n型半导体通过特殊工艺结合在一起时。由于扩散运动，使p区与n区的交界面缺少多数载流子（空间电荷区），形成内电场，从而阻止扩散运动的进行，使空穴从n区向p区，自由电子从p区向n区运动，这种因电场作用所产生的运动称为漂移运动。
PS：参与漂移运动的是少数载流子。

当参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同时，达到动态平衡时就形成
了PN结。

而PN结正是二极管特性的来源。

PN节加正向电压导通	PN节加反向电压截止
内外电场反向耗尽层变窄，扩散运动加剧由于外电源的作用形成扩散电流，pn节处于导通状态	耗尽层变宽阻止扩散运动有利于漂移运动，形成漂移电流，由于电流很小，可以近似认为其截止

四.PN 结的单向导通性

2）势垒电容
PN节外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程与电容充放电相同，其等效电容称势垒电容Cb。
1）扩散电容
PN节外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及梯度均有变化，也有载流时的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容，Cd。

截电容 Cj=Cb+Cd

PS：结电容不是常量，若PN节外加电压频率高到一定程度则失去单向导电性。所以半导体器件有最高工作频率。

这就是我今天的学习内容，谢谢各位的观看。