半导体基础知识：PN结与二极管、三极管解析

"模电基础知识经典问答" 模拟电子技术（简称模电）是电子工程的基础，涉及半导体材料、半导体器件，尤其是二极管和三极管等基础组件。以下是相关知识点的详细说明： 1. 半导体材料：半导体材料如硅和锗，相比真空电子器件，具有更好的频率特性、更小的体积、更低的功耗，且易于集成和小型化。然而，它们在信号失真和稳定性方面可能不如真空器件。 2. 本征半导体与杂质半导体：本征半导体是纯净的，通常为元素周期表中的中价元素。杂质半导体是在本征半导体中掺入杂质元素，如硅中掺入硼（高一价）或磷（低一价），以改变其电导率。 3. 空穴：空穴在半导体中虽非实际的粒子，但在电导过程中被等效为载流子。当一个电子离开其晶格位置，留下的空位可被视为一个正电荷载流子，而实际运动的是电子，它们沿空穴相反的方向运动。 4. 杂质掺杂比例：在制备杂质半导体时，通常按照百万分之一的数量级比例掺入杂质元素。 5. N型半导体与P型半导体：N型半导体以自由电子为多数载流子，而P型半导体以空穴为多数载流子。两者接触时形成P-N结。 6. P-N结特性：P-N结具有单向导电性，即只允许电流在一个方向流动，这得益于其空间电荷区（阻挡层或耗尽层）的特性。 7. PN结的电压-电流特性：PN结的电压与电流关系是非线性的。正向偏压时，阻挡层变薄，电流随着电压增加而指数增长；反向偏压时，阻挡层变厚，电流几乎为零，表现为截止状态。 8. 反向电压下的电流：尽管在反向电压下PN结基本截止，但仍存在少量反向漏电流，由少数载流子在电场作用下产生。 9. 二极管参数与用途：二极管的主要技术参数是最大整流电流，其用途包括整流（交流转直流）、检波（从调幅信号中提取音频信息）和稳压（维持电压恒定）。 10. 晶体管的电流控制：晶体管通过基极电流来控制集电极电流，这种机制基于电流分配原理。 11. 二极管反接与三极管：两只二极管反接无法构成三极管，因为缺少三极管结构中的基区，无法实现电流放大。 12. 三极管的穿透电流：当基极开路时，集电极和发射极之间的电流被称为穿透电流，它包含集电极-基极反向漏电流，受少数载流子运动影响，对放大器的性能有显著影响，特别是温度变化时。 这些基础知识是模电学习的核心，理解和掌握它们对于设计和分析电子电路至关重要。