本征半导体：
四价元素
外层四个电子
原子实或惯性核 为原子核和内层电子组成
பைடு நூலகம்
价电子为相邻两原子所共有
3.本征激发：
本征激发 电子空穴 成对产生
自由电子（带负电-e)
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
4.载流子 ：自由 +4 运动的带电粒子：
电子带负电： +4 －e=-1.6×10-19c,
空穴带正电 :
e=1.6 ×10-19c.
1.N 型半导体和 P 型半导体
电子为多数载流子 空穴为少数载流子
空穴为多数载流子 电子为少数载流子
2.杂质半导体的导电性能:主要取决于多子浓度，而多子浓度主要 取决于掺杂浓度，其值较大且稳 定，因此导电性能得到明显提高。 少子浓度主要与本征激发有关，对温度敏感，温度升高，其值增 大。
三、 PN 结
7. 两种载流子: 电子(自由电子)和空穴。 8. 两种载流子的运动：自由电子(在共价键以外)的运动 ； 空穴(在共价键以内)的运动。 结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
二、杂质半导体
在本征半导体中参入微量杂质元素可提高半导体的导电能力， 参杂后的半导体称为杂质半导体。根据参入杂质的不同可分为N型 半导体和P型半导体。
（2）反向特性： 二极管两端加上反向 电压时，反向饱和电流IS很小（室温下， 小功率硅管的反向饱和电流IS小于0.1μ A。 （3）反向击穿特性 二极管两端反向电压 超过U(BR) 时，反向电流IR随反向电压的增大 而急剧增大， U(BR) 称为反向击穿电压。
空穴（带正电+e)
5.复 合： 自由电子 和空穴 在运动 中相遇重新结合 成对消 失的过程。 电子电流:IN
空穴电流:IP 共有电子 递补运动
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4 E外 +4 +4
复合（电子空穴对成对消失）
6.漂 移：自由电子在电场作用下沿电场的反方向定向运动形 成电子电流IN。共有电子的递补运动，相当于空穴沿电场的方 向运动形成空穴电流IP。
强 形成反向电流IR IR=I少子≈0 PN结处于截至状态且呈高阻特性。 结论：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。
3.PN结的击穿特性
（1）反向击穿：当加于PN结两端的反向电压增大到一定值时，二极管的反向 电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称为反向击穿。
（2）电击穿：反向击穿后，只要反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的 耗散功率，PN结一般不会损坏。若反向电压下降到击穿电压以下后，其性能可 恢复到原有情况，即这种击穿是 可逆的，称为电击穿；
（3）热击穿：若反向击穿电流过大，则会导致PN结结温过高而烧坏，这种 击穿是不可逆的，称为热击穿。
（4）雪崩击穿：当反向电压足够大时，PN结的内电场加强，使少子漂移速度 加快，动能增大，通过空间电荷区与原子相撞，产生很多的新电子 -空穴对，这 些新产生的电子又会去撞击更多的原子，这种作用如同雪崩一样，使电流急剧 增加，这种击穿称为雪崩击穿。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中，因为 这种PN结的阻挡层宽，因碰撞而电离的机会就多。
二极管常见外型图：
二、二极管的伏安特性
二极管由一个PN结构成，具有单向导电性。二极管电流ID随外加 于二极管两端的电压uD的变化规律 ，称为二极管的伏安特性曲线。
1．二极管的伏安特性曲线
2.PN 结的伏安方程：
iD
?
I (e uD/UT S
? 1);
其中 :U T
?
KT 为温度电压当量， q
I S: 为反向饱和电流， K :为玻尔兹曼常数，
第一章 半导体二极管
§1.1 半导体的基础知识
一、本征半导体
1．导电材料分类：导体： 电的良导体，如纯金属及其合 金、 酸碱盐水溶液等。
绝缘体： 电的不良导体，如陶瓷、橡胶等。 半导体 ： 导电能力介于导体和绝缘体之间的
物质，如硅、锗、砷化镓等。
2．本征半导体： 纯净的晶体结构完整的半导体。 如硅、锗单晶体。（均为4价元素）
（5）齐纳击穿：由高浓度掺杂材料制成的PN结中耗尽区宽度很窄，即使反向电
压不高也容易在很窄的耗尽区中形成很强的电场，将 价电子直接从共价键中拉出 来产生电子-空穴对，致使反向电流急剧增加，这种击穿称为齐纳击穿。
§1 .2 二极管的特性及主要参数 一、 半导体二极管的结构和类型
构成：PN 结 + 引线 + 管壳 = 二极管(Diode) 符号：阳极（正极） 阴极（负极） 分类： 1.根据材料 硅二极管、锗二极管 2.根据结构 点接触型、面接触型、平面型 1．二极管的结构和符号
1.PN结（PN Junction）的形成
电子电流 空穴电流
P区和N区交界面处形成的区域称为PN结。
形成原因主要有以下三个：
(1)载流子的浓度差引起多子的扩散
扩散运动是浓度差决定的自
(2)复合使交界面形成空间电荷区 (耗尽层) 然现象；漂移运动则是电场
(3)扩散和漂移达到动态平衡
作用下产生的。
2.PN结的单向导电性
b.当外加正向电压大于Uth后，PN结的内电场大为削弱，二极管的 电流随外加电压增加而显著增大，电流与外加电压呈指数关系.
导通电压:
正向压降: 硅管约为0.6～0.8V; 锗管约为0.1～0.3V; 用UD(ｏn)表示。
uD＜UD(ｏn)时：iD很小，二极管截止；
工程上一般取：硅管UD(ｏn)=0.7V， 锗管UD(ｏn)=0.2V。
（1）正向偏置：P区接高电位，N区接低电位，简称PN结正偏。 PN结正偏:外电场使多子向PN结移动，中和部分离子使空间电荷区变窄。扩 散运动加强形成正向电流IF。IF=I多子-I少子≈I多子 PN结处于导通状态且呈 低阻特性。
（2）反向偏置： P区接低电位，N区接高电位，简称PN结反偏。 PN结反偏：外电场使多子子背离PN结移动，空间电荷区变宽。漂移运动加
q: 为电子电量 ，
当 : T＝ 300k （ t=27c 0 )时 ： U T ? 26 mV 。
3.二极管的伏安特性
（1）正向特性：
a.当外加正向电压小于Uth时，外电场不 足以克服PN结的内电场对多子扩散运动造 成的阻力，正向电流几乎为零，二极管呈 现为一个大电阻，好像有一个门坎，因此 将电压Uth称为门槛电压(又称死区电压)。 在室温下硅管Uth≈0.5V，锗管Uth≈0.1V。