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模电基本元器件
什么是模拟电路？
它与数字电路的区别是什么？
，如：放大电 路、滤波电路、电压/电流变换电路等。
。
那么，什么是模拟信号？什么又是数字信号本不导电，那么如何让半导体导电呢？
二. 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。
1. N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，***等，称为N型半导体。
N型半导体
多余电子
磷原子
硅原子
多数载流子——自由电子
少数载流子—— 空穴
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+
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+
+
+
+
+
+
+
N型半导体
施主离子
自由电子
电子空穴对
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
空穴
硼原子
硅原子
多数载流子—— 空穴
少数载流子——自由电子
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P型半导体
受主离子
空穴
电子空穴对
2. P型半导体
杂质半导体的示意图
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
N型半导体
多子—电子
少子—空穴
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P型半导体
多子—空穴
少子—电子
少子浓度——与温度有关
多子浓度——与温度无关
半导体基础知识
PN结
将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。
1. PN结的形成
漂移运动：
载流子在电场作用下的定向运动。
扩散运动：
由于浓度差引起的非平衡载流子的运动。
内电场E
因多子浓度差
形成内电场
多子的扩散
空间电荷区
阻止多子扩散，促使少子漂移。
PN结合
空间电荷区
多子扩散电流
少子漂移电流
耗尽层
三. PN结及其单向导电性
1 . PN结的形成
动画演示
少子飘移
补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E
多子扩散
又失去多子，耗尽层宽，E
内电场E
多子扩散电流
少子漂移电流
耗尽层
动态平衡：
扩散电流 ＝ 漂移电流
总电流＝0
势垒 UO
硅
锗
2. PN结的单向导电性
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区
外电场的方向与内电场方向相反。
外电场削弱内电场
→耗尽层变窄
→扩散运动＞漂移运动
→多子扩散形成正向电流I F
正向电流
(2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区
外电场的方向与内电场方向相同。
外电场加强内电场
→耗尽层变宽
→漂移运动＞扩散运动
→少子漂移形成反向电流I R
P
N
在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。
PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；
PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。
由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。
动画演示1
动画演示2
3. PN结的伏安特性曲线及表达式
根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图
正偏
IF（多子扩散）
IR（少子漂移）
反偏
反向饱和电流
反向击穿电压
反向击穿
热击穿——烧坏PN结
电击穿——可逆
根据理论分析：
u 为PN结两端的电压降
i 为流过PN结的电流
IS 为反向饱和电流
UT =kT/q
称为温度的电压当量
其中k为玻耳兹曼常数
×10－23
q ×10－9
T 为热力学温度
对于室温（相当T=300 K）
则有UT=26 mV。
当 u>0 u>>UT时
当 u<0 |u|>>|U T |时
半导体二极管
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
N
P
结构
符号
阳极
+
阴极
-
二极管按结构