PN結的形成
- 1. 電子技術發展史
- 2. 模電學習總思路
- 3. 第一章：常用半導體器件
- ?a) 基礎知識
- ??i. 本征半導體
- ??ii. 雜質半導體（可摻雜性）
- ??iii. PN結
1. 電子技術發展史
??現在的電子技術的發展來源于集成電路的發展，集成電路的發展根基來源于半導體技術的發展，半導體現象出現的很早，在19世紀末期半導體材料已經出現了，1948年末，貝爾實驗室造出了第一個基于半導體的材料的晶體管（點接觸型），在1950年的時候，他們造出了像三明治形狀的晶體管，這個時候使得集成變得可能，大約在1958年，第一塊兒集成電路被發明出來，
2. 模電學習總思路
??a) 最主要器件：二極管、雙極性的三極管、場效應晶體管；
??b) 熟悉器件：基本特性，基本作業方式；
??c) 應用電路：放大電路、開關電路（由管子構成的放大電路是分立元件），當需要大功率、大電流時候，分立元件越做越大，那么是電力電子技術分支，當消耗越來越小，體積越來越小，用于信號處理那部分，那么就是微電子技術的分支，那么就需要集成；
??d) 集成模擬器件：集成運算放大器（使用規則）、放大電路的頻率回應；
??e) 特別注意：從設計的角度設計的角度出發學習這門課程，也就是從元器件的特性出發來思考，比如，給你個東西，他可以干什么，
3. 第一章：常用半導體器件
?a) 基礎知識
??i. 本征半導體
????1. 半導體
??????a) 概念：是導電能力介于導體和絕緣體之間的一種東西，
??????b) 本征半導體：是一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體，
????2. 半導體中的載流子
??????a) 本征激發：半導體共價鍵中的價電子并不是像絕緣體中束縛得那么緊，在室溫（300K）以下的時候，被束縛的價電子就會獲得足夠的隨機熱振動能量而掙脫共價鍵的叔父，成為自由電子，自由電子在晶體中運動，這種現象就是本征激發，
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??????b) 自由電子和空穴：兩種在半導體中均是載流子，空穴在受到電場力的作用下可以進行依次填補，形成相對運動，所以空穴也和自由電子一樣是一種載流子，本征激發越多，導電能力越好，
??????c) 復合：當自由電子在運動的程序中，恰好遇到了空穴，重新形成了共價鍵的價電子，那么自由電子和空穴結合的這個程序就是復合，那么本征激發的速度、溫度決定了載流子的濃度，
????3. 載流子的濃度
??????a) 動態平衡：當溫度升高，由于熱運動越劇烈，則載流子的濃度越高，當載流子的濃度越高的時候，復合的機會越多，最終兩者達到一個動態平衡的結果，
??ii. 雜質半導體（可摻雜性）
????1. 概念：在本征半導體中，摻入少量雜質元素，
????2. N（negative）型半導體
??????a) 摻入少量磷（5價）：原來的本征半導體是四價的，當摻入少量五價之后，有些原來四價的位置被五價元素取代了，那么就會有一個自由電子游離出來，那么摻入幾個五價元素就有幾個游離的自由電子，摻入的越多，導電的能力就越強，
??????b) 多子（負）：因為摻入了五價元素之后，游離的自由電子是多數載流子，
??????c) 少子（正）：自由電子是多子，那么原先的空穴就是少子，
??????d) N(negative)：由于多子多，是少子的上百萬倍了，也就是自由電子帶負電，所以是N型半導體，
??????e) 溫度對于多子和少子的影響：
????????對于多子而言，現在多子的濃度已經是少子的幾百萬倍了，那么相比由于溫度升高，熱運動加劇產生的自由電子相比，是其很多倍，那么由于溫度變化產生的自由電子可以忽略不計，但是少子開始本來就很少，那么熱運動產生的少子相比原先的就比較多，總的說：在N型半導體中溫度對多子的影響小（可以忽略），對少子的影響大，
??????f) 注意：雖然多子多余少子，但是不能說N型半導體就帶負電，因為P貢獻了一個自由電子之后，從P原子變成了帶正電的P離子，由于其固定在晶格結構中，不運動，那么其是不會導電的，
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????3. P（positive）型半導體
??????a) P型半導體中的多子是空穴（帶正電），少子是自由電子（帶負電），和N型半導體反過來了，
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??iii. PN結
????1. PN結的形成
??????a) 擴散運動:當把N型半導體和P型半導體放在一起的時候，會發生如圖的變化，N型半導體中的自由電子會勇猛的朝著P區運動，P型半導體中的空穴也會勇猛的朝著N區運動，但是N區和P區中的離子是不運動的，所以最終自由電子和空穴會在中間產生猛烈的交戰，最終形成一個如圖2所示的空間電荷區，這個空間電荷區會阻止N區的自由電子過來P區，也會組織P區的空穴過來N區，起到了一個阻擋層的作用，
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??????b) 空間電荷區：耗盡層、阻擋層、PN結，
??????c) 漂移運動：雖然多子（N區的自由電子和P區的空穴）擴散運動會被空間電荷區阻擋，但是由于熱運動產生的少量的少子（N區的空穴和P區的自由電子）依然還是存在，并且他們在空間電荷區電場的作用下會進行很強烈的漂移，
??????d) 對稱結與不對稱結：在進行擴散運動之前，N區和P區的濃度相同得到時候，最終形成的空間電荷區兩邊的寬度是一樣的，就是對稱結，當N區和P區兩邊的濃度不一樣的時候，濃度高得那邊PN結窄，濃度低得那邊PN結寬，
????2. PN結單向導電性
??????a) 外加正向電壓：當加入了正向電壓的時候，正極接在P區，負極接在N區，那么可以形成一個從左到右的外電場，原先空間電荷區是一個從右到左的內電場，那么這個外電場會削弱內電場的作用，那么擴散運動會加劇，電流指數性質的迅速增大，可以正向導電了，那么需要外加一個電阻R進行限流，最大電流是U/R，防止PN結被啥訓，
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??????b) 外加反向電壓：當加入的是反向電壓時，結合正向電壓的理解，會發現空間電荷區的電場作用更強了，擴散運動更難進行，所以電流很小，已經不導電了，但是空間電荷區的電場的增大，會使得漂移運動加劇，產生微小電流，但最侄訓是忽略不計，
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????3. PN結的電流方程：
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????????????????????????PN結的伏安特性曲線
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