半导体#

N 型半导体#

掺入 P，+5 价，五个电子只有四个组成共价键，还有一个自由电子，掺入一点会多出很多自由电子，此时自由电子是多数载流子，简称多子，空穴此时简称少子，自由电子带付点，N 型的意思是 negative

此多子对温度不敏感，因为本来就多出来很多，升温来点零头，而少子对温度变化很敏感，因为少子本来基数少

P 型半导体#

掺入 B，多子是空穴

为什么基本都用 3 价和 5 价元素参杂#

选择 3 价和 5 价元素，是因为它们的原子大小和键结构与硅完美匹配，且产生“浅能级”——室温下几乎 100%电离，能精准控制载流子浓度。而其他价态元素要么晶格失配、要么形成深能级复合中心，无法作为有效的可控掺杂剂。

扩散运动#

产生了一个 N 指向 P 的内电场，因为 N 区的一些电子走了，留下了 P+ 离子，同样 P 区留下了 B- 离子

这个电场会阻碍双方正负离子交换

漂移运动#

对于双方多子这块区域是势垒，而对于双方少子这是个坑，直接就到对面去了，叫漂移运动

这两个运动形成动态平衡

外加正向电压#

正向电压从 P 到 N，外电场削弱内电场，让各自的多子能跨过势垒形成较大的扩散电流，正向偏置是抵消内建电场，处于导通状态

正向特性#

有一个死区（内建电场导致，锗比硅小）

反向特性#

反向的时候锗电流比硅大

雪崩击穿#

参杂浓度低时，外加反向电压增强内电场方向的场强，阻挡层变宽（场强+加速距离），双方少子由于热运动等原因飘入电场在电场作用下加速撞出硅共价键的价电子，形成新的自由电子空穴对，载流子数量雪崩式增加，反向电流急剧增大击穿

齐纳击穿#

参杂浓度高的时候，单位体积内有大量的固定电荷，一点点耗尽层就使得内建电场场强足够，所以耗尽层窄，此时外加一点点电压就形成了很大的场强，直接将硅原子共价键中的价电子强行拉出来，从而产生大量电子-空穴对

热击穿#

雪崩和齐纳是可逆的“物理击穿”，而热击穿是不可逆的“烧毁”。

先是由雪崩或齐纳击穿使得电流骤增，大电流流过 PN 结大功率产生热量升温，升温又重新导致本征激发增强产生了更多电子空穴对从而使电流再增大…形成了一个正反馈循环，最后温度超过材料极限，PN 结结构熔毁

二次击穿#

二次击穿是热击穿在功率器件中的一种特殊表现形式，例如器件在发生雪崩击穿后，电流集中在芯片的某个局部区域（因为掺杂或温度不均），导致这个局部区域过热熔毁，形成一个导电丝，使器件永久短路。

势垒电容#

$C_{j}={\frac{\epsilon_{s}\cdot A}{W}}$ 其中 $\epsilon_{s}$ 是半导体材料的介电常数，A 是 PN 结的横截面积，W 是耗尽层宽度

施加反向电压时，因为更强的电场叠加在内建电场上把多子更往外推，使耗尽层宽度增大，相当于极板间距拉大，电容变小

电容的本质是 $\displaystyle C=\frac{dQ}{dU}$，其中 dQ 是耗尽层中的固定离子，光从这个式子看不出来趋势，因为 Q 和 U 在反向电压变大时都是在变大，但是 $\displaystyle \frac{dQ}{dU}=f'\left( \frac{Q}{U} \right)$ 其实是这样的

扩散电容#

当 PN 结正向偏置时，注入到对方区域的多数载流子（对于对方而言是少数载流子）在边界处大量堆积，并一边向内部扩散一边复合，从而在中性区（就是耗尽区外侧）内形成一个“浓度高于平衡值”的电荷存储区。存储的电荷量随着外加电压变大而变大

二极管的伏安特性#

与 PN 结一样，二极管具有单向导电性，但是由于二极管存在半导体体电阻和引线电阻，所以当外加正向电压时，在电流相同的情况下，二极管的端电压大于 PN 结上的压降（$\displaystyle U=RI$），另外由于二极管表面漏电流的存在，使外加反向电压时的反向电流增大。

二极管的主要参数#

1. 最大整流电流 $\displaystyle I_{F}$：是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，长期超过会温升过高儿烧坏
2. 最高反向工作电压 $\displaystyle U_{R}$：是二极管工作时允许外加的最大反向电压，超过可能会反向击穿而损坏
3. 反向电流 $\displaystyle I_{R}$：是二极管未击穿时的反向电流
4. 最高工作频率 $\displaystyle f_{M}$：是二极管工作的上限截止频率，超过此值时，由于结电容的作用，二极管将不能很好地体现单向导电性

二极管的等效电路#

二极管的伏安特性具有非线性，这给二极管应用电路的分析带来一定的困难。为了便于 分析，常在一定的条件下，用线性元件所构成的电路来近似模拟二极管的特性，并用之取代电路中的二极管。能够模拟二极管特性的电路称为二极管的等效电路，也称为二极管的等效模型。

由伏安特性折线化得到的等效电路（大信号模型）#

稳压二极管#

稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性

其他类型二极管#