写给大忙人的模电复习资料（001）

一、半导体的基础知识

1. 本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
2. 本征激发：本征半导体在升高温度或光照的条件下产生本征激发，导致自由电子数 = 空穴数。但在绝对零度时无本征激发。
3. 本征激发产生了空穴，空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
4. 杂质半导体

• N型半导体：在半导体中加入少量的例如五价元素磷，导致其失去电子，使得半导体中多子为自由电子。此处磷称为施主元素（施出电子）。
• P型半导体：在半导体中加入少量的例如三价元素硼，导致其吸收自由电子，使得半导体中多子为空穴。此处硼称为受主元素（接受电子）。

二、PN结

百度百科上的这个图很详细：

1. PN结 = 阻挡层 = 耗尽层
2. 基本特性：单向导电性
3. 形成一个由N区指向P区的内电场
4. 漂移电流：内电场使得载流子运动产生的电流
   扩散电流：载流子由高浓度向低浓度扩散产生的电流
5. PN结的伏安特性
   $i_{D}=I_{S}\left(e^{\frac{V_{D}}{V_{T}}}-1\right)$iD​=IS​(eVT​VD​​−1)
   这个公式，你嫌麻烦可以不用记，在用的时候找一下就行。但是里面的这些变量的含义你要知道，这在后面经常用到：
   $i_{D}$iD​:二极管的电流
   $I_{S}$IS​:反向饱和电流（少子形成）
   $V_{D}$VD​:外加的电压
   $V_{T}$VT​:与温度有关，一般取26mv
   上面的含义，你可以改变外加电压的大小，自己体会一下。
   $r_{d}$rd​:交流电阻，与温度有关
6. 二极管必须在击穿电压的$\frac{2}{3}$32​以下使用
7. 雪崩击穿：形成原因：载流子运动路程长，则动能就大，撞击下一个载流子时更容易引起产生新的空穴和自由电子。因此温度升高时，载流子运动的路程变短，需要较高的电压才能击穿，即具有正温度系数。
   齐纳击穿：形成原因：载流子浓度大，且阻挡层较薄。升高温度时，载流子躁动不安，更容易引起碰撞产生新的空穴和自由电子，只需较低电压即可击穿，即具有负温度系数。
   以上两种击穿是可逆的！
8. 特殊的二极管

• 最常考:稳压二极管：工作在反向电压下，在反向击穿时电压变化量较大，但是电流变化较小。
• 选频：变容二极管：控制直流电压进而控制二极管的结电容进而控制谐振频率。
• 肖特基二极管：电容效应较小，工作速度快，适用于开关状态。
• 光电二极管

三、双极结型晶体管及放大电路

1. 双极：两种载流子
2. 一般都是分析左边的NPN型
3. 放大电路：一般分析共射极，如下图所示
   判断方法：看输入输出分别连的是哪一极，那么剩下的那一极就是共有的。
   
4. 画交流通路（与小信号等效模型不同）

• 直流电压源：短路
• 直流电流源：开路
  

5. 三极管交流小信号模型
   
   $r_{be} = 200\Omega + (1 + \beta)\frac{26mv}{I_{e}}$rbe​=200Ω+(1+β)Ie​26mv​
   $i_{c} = \beta i_{b}$ic​=βib​
6. 放大电路的静态工作点稳定的问题
   以下面这个共射放大电路为例
   
   当温度升高时$I_{Q}$IQ​上升，导致$I_{EQ}$IEQ​，进而导致$V_E$VE​上升，故$V_{BEQ}$VBEQ​减小，导致$I_{BQ}$IBQ​降低，最终又导致$I_{Q}$IQ​降低。
   其电压增益为$A_V=- \frac {\beta{R^{'}_{L}}}{r_{be} + (1+\beta)R_E}$AV​=−rbe​+(1+β)RE​βRL′​​
   输入电阻为$R_i = R_{B1}//R_{B2}//[r_{be}+(1+\beta)R_{E}]$Ri​=RB1​//RB2​//[rbe​+(1+β)RE​]
   输出电阻为$R_o = R_C$Ro​=RC​
7. 共集电极放大电路（射极跟随器）
   电压增益约为1，输入电阻大，输出电阻小
8. 共基极放大电路
   输入电阻小，输出电阻大，频率特性好（高频时，或者宽带电路都可以使用）
9. 组合放大电路
   共射-共基放大电路，共集-共极放大电路等；
   重点 ：管型与第一个管型相同
   LAST