半导体基础：从模电200问看PN结与三极管

本文介绍了模拟电子技术（模电）的基础知识，涵盖了半导体材料、半导体类型、载流子概念、杂质半导体的制备、PN结的性质以及二极管和三极管的基本工作原理和应用。 1. 半导体材料与传统真空电子器件的区别在于：半导体器件具有更好的频率特性，体积更小，功耗更低，易于实现电路集成和产品小型化，同时在坚固性、抗震性和可靠性方面表现出色。然而，它们在失真度和稳定性上可能不如真空器件。 2. 本征半导体是指未掺杂任何杂质的纯净半导体，通常由周期表中的中价元素构成。杂质半导体则是通过向本征半导体中极少量地掺入高一价或低一价元素而制成，如硅中掺杂硼或磷，可以分别得到P型和N型半导体。 3. 空穴虽然不是真正的载流子，但在电路中可视为一种等效的载流子。空穴导电时，实际上是在电子沿反方向运动，以保持电荷平衡。 4. 制备杂质半导体时，通常按照百万分之一的数量级在本征半导体中掺杂。 5. N型半导体是以自由电子为多数载流子，而P型半导体则以空穴为多数载流子。当P型和N型半导体接触时，会形成P-N结，这是许多半导体器件的基础。 6. PN结的最主要物理特性是单向导电性，即在正向电压下导通，反向电压下截止，这与阻挡层（空间电荷区或耗尽层）的厚度变化有关。 7. PN结还有其他名称，如空间电荷区、阻挡层和耗尽层，反映了其内部电荷分布的特性。 8. PN结的电流-电压特性是非线性的。正向电压导致阻挡层变薄，电流增加；反向电压则使阻挡层增厚，电流减小至几乎为零，从而体现其单向导电性。 9. 当PN结承受反向电压时，虽电流极小，但并非完全无电流，存在反向漏电流。 10. 二极管的主要技术参数包括最大整流电流，它是二极管安全工作的最大电流值。 11. 二极管广泛应用于整流（将交流转换为直流）、检波（从混合信号中提取特定频率）和稳压等场合。 12. 晶体管通过电流分配关系来控制集电极电流，即基极电流的变化影响集电极电流。 13. 不能仅用两只二极管反接来模拟三极管，因为缺乏三极管所需的基区结构。 14. 三极管的穿透电流是指在基极开路时，集电极和发射极间的电流，包括集电极-基极反向漏电流。穿透电流虽小，但对放大器性能有影响，因为它增加了噪声并可能降低放大器的稳定性。 这些基础知识构成了模电学习的重要组成部分，对理解和应用半导体器件至关重要。