摘要

本本总结半导体的导电原理，以及二极管三极管的特性。

内容

半导体（Semiconductor）是一种电阻率介于导体（Conductor）和绝缘体（Insulator）之间的材料，基本是IV族元素。

硅晶格（Silicon Lattice）

因为所有电子都束缚在共价键中，顾硅的导电性很弱。现在加入第V族元素As，掺杂原子就有一个额外的电子不受共价键束缚，该电子在晶格中自由移动，由于电子定义为负（Negative），所以该种半导体称为n型半导体。

如果参入III族元素，就会产生空穴，如下所示：

因为掺杂浓度的变化，硅的导电性相差几个数量级，所以称硅为半导体。

二极管的构成原理

n型硅和p型硅之间连接便形成二极管（diode），如图所示：

正极（anode）简写为A，负极（Cathode，ˈkæθəʊd）简写为K。

二极管的电流特性

只允许电流单向流经，如下图multisim模拟所示：

在左边的电路中，电流表出现读数0.011A，此时我们称二极管获得正向偏置（Forward bias）,有正向电流（Forward current）通过，而右边电路几乎没有电路形成，此时称二极管为反向偏置（Reverse bias）。

三极管（Transistor）,是一种用于放大或开关电信号的半导体器件，如下所示：

有三个引脚，Q1、Q2代表集电极（Collector），中间没有标号的为基极（Base），最下面的是发射极（Emitter），而根据内部结构的不同分为NPN型和PNP型。

三极管的直流放大特性

如图所示，在Transistor BC547A的base和emitter加上电压0.7v使得该transistor逻辑闭合，产生U2测出的电流，我们可以说：

1. transistor有电流增益效应。

2. transistor有逻辑开关效应。

三极管的直流增益

直流增益（dc current gain）

上图U1所测电流I_b 和U2所测电流I_c的比值定义为transistor Q1的直流增益h_FE，h_FE = I_c/ I_b，这里FE分别代表Forward current和Emiiter。

三极管的电流关系式

根据电荷守恒定律和电流的定义可知I_emitter = I_base + I_collector。

[1]《数字设计和计算机体系结构》，第二版，ISBN 978-7-111-53451-8

[2]《电子设计从零开始》，第二版，ISBN 978-7-302-23157-8