【一杯抹茶模电系列】半导体基础知识

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一、本征半导体:没有可调参数的热平衡态

上面讲的是不是很深奥?告诉你。在模电里用不到这些公式🤣

【PN结的特性】:单向导电性

👆牢牢滴记住特性,就像你小时候背乘法表一样😮😮😮

①二极管加正向电压且大于死区电压时导通;

②二极管加反向电压且小于反向击穿电压时截止。


模拟电子技术的几乎所有"非线性"与"受控"行为,最终都可以追溯到同一条因果链:能带结构决定载流子统计,载流子统计决定费米能级的位置,费米能级在空间上的梯度决定电场与电流 。本征半导体提供了这条链的"零点",杂质半导体赋予了它可设计的自由度,而PN结则是这条链第一次在空间上被"折叠"起来所产生的器件。以下围绕这三个层次展开,重点不在罗列公式,而在说明公式背后的物理约束与工程含义。


一、本征半导体:没有可调参数的热平衡态

本征半导体的定义是晶格完整、不含杂质且缺陷密度可忽略的半导体。在此条件下,载流子的唯一来源是热激发:价带电子获得大于禁带宽度Eg的能量跃迁到导带,同时在价带留下空穴。导带电子浓度与价带空穴浓度由态密度和费米--狄拉克分布共同决定:


上面讲的是不是很深奥?告诉你。在模电里用不到这些公式🤣

那么本征半导体究竟是什么呢?

本征半导体的定义(正规的说法):
纯净的具有晶体结构的半导体称为 本征半导体。
常用的半导体材料硅(Si)和锗(Ge)均为四价元素

在电子器件中,比较常见的半导体材料是由硅和锗构成的,本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴。均参与导电,这是半导体导电的特殊性质。

【先说重点定义】

将P型半导体和N型半导体用特殊工艺结合在一起,在它们的交界处就形成了一个很薄的区域,称为PN结。
物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为 扩散运动 。


【PN结的特性】:单向导电性

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那么,什么是单向导电性?

也就是说,PN结在加正向电压时,处于正向偏置状态,导通;反之,PN结在加反向电压是,处于反向偏置状态,截止。

这个呢,也就是PN结的单向导电性。

在PN结中,还有一个特性,称为伏安特性。

正向特性:

①死区:高阻态;硅二极管的死区电压**(0.5V)** ;锗二极管的死区电压**(0.2V)**。

②导通区:低阻态;硅二极管的导通压降**(0.7V)** ;锗二极管的导通压降**(0.3V)**。

反向特性:

①反向截止区

②反向击穿区

结论:

①二极管加正向电压且大于死区电压时导通;

②二极管加反向电压且小于反向击穿电压时截止。

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