北航《模拟电路》多章复习：半导体与PN结

"这份资料是北京航空航天大学《模拟电路》课程的多章期末复习知识点总结，涵盖了半导体物理基础和PN结等内容，对于理解和复习模拟电路非常有帮助。" 本文主要探讨了模拟电路中的核心概念——半导体物理基础和PN结的相关知识。 首先，半导体是电子电路中的关键材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间。半导体分为两种基本类型：本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净无杂质的半导体晶体，而杂质半导体则是通过掺杂不同元素以改变其导电特性的半导体。杂质半导体可以分为两类：N型半导体和P型半导体。N型半导体是掺杂了施主杂质（价电子数多于半导体元素）的，多子为自由电子；P型半导体则是掺杂了受主杂质（价电子数少于半导体元素），多子为空穴。 载流子在半导体中的运动包括漂移运动和扩散运动。漂移运动是由外加电场驱动的载流子定向运动，产生漂移电流；扩散运动则是由于载流子浓度差导致的定向移动，产生扩散电流。这两种运动共同决定了半导体的电导特性。 接着，文章详细介绍了PN结的形成过程。PN结是P型半导体和N型半导体接触时，由于扩散运动形成的空间电荷区，也称为耗尽区。这个区域内存在内建电场，阻止多子扩散，推动少子漂移，最终达到动态平衡，形成稳定的PN结。PN结有两个重要的工作状态：正偏和反偏。正偏时，PN结的正极连接P区，负极连接N区，此时电阻较低，允许较大电流通过；反偏时，PN结的电阻较高，只有很小的反向饱和电流。 PN结的伏安特性是其重要特征之一，它描述了PN结在不同电压下的电流行为。在正向偏置时，随着电压增加，正向电流显著增大；而在反向偏置时，电流很小，通常只有一小部分反向漏电流。这种特性使得PN结成为许多电子设备如二极管、晶体管等的基础。 这些知识点是理解模拟电路、微电子学和固态电子器件的基础，对学习和设计电子电路至关重要。掌握这些概念有助于深入理解半导体器件的工作原理，并在实际应用中进行有效的电路设计和分析。