摘要：本节首先讨论的是什么是信号，模拟信号和数学信号的定义。 然后介绍半导体相关的基础知识。

基本概念信息:信息创始人香农(gxdst )认为“信息是为了消除随机不确定性”，该定义被视为经典定义并被引用。 控制论的创始人gddzxc(NorbertWiener )认为，“信息是人们在适应外部世界、将这种适应反作用于外部世界的过程中，与外部世界相互交换的内容和名称”，也被引用为经典定义。

消息:消息是信息的形式和载体。

信号:消息必须由物理量(如声音、光和电)的变化来表示和传递。 信号是反映消息的物理量，是消息的表现形式。

电信号:电信号是随时间变化的电压或电流，且因此在数学上可表示为时间函数或。 我可以画波形。 电子电路中的信号都是电信号，以下简称信号。

模拟信号:在时间和数值上都具有连续性。 即，每一时间具有确定性的函数值或对应于存在，或的振幅取连续值。

数字信号:时间和数值上离散或变化时间不连续。

3358 www.Sina.com/(模拟数字) :将模拟信号转换为数字信号。

3358 www.Sina.com/(数字信号) :将数字信号转换为模拟信号。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com/:具有纯晶体结构的半导体。

模-数转换A/D晶体中原子在空间中形成的有序晶格。

数-模转换D/A:相邻两个原子对最外层的电子，即价电子，不仅围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共有电子。 这种组合称为共价键结构。

3358www.Sina.com/价电子通过热运动获得足够的能量，摆脱共价键的束缚为3358www.Sina.com/。 与此同时，在共价键上留下空位置，称为空孔。

本征半导体:携带电荷的粒子称为载流子。 导电体只有一种载流子，即自由电子导电。 本征半导体有两种载流子，自由电子和空穴都与导电有关。

本征半导体热激励下半导体产生自由电子和空穴的现象。

晶格:自由电子在运动过程中与空穴相遇时填充空穴，使两者同时消失的现象称为复合。

共价键:和分别表示自由电子和空穴的浓度(，表示热力学温度，是玻尔兹曼常数，是在热力学零度打破说话共价键所需的能量，禁带宽度(硅，锗)，半导体材料的载流子

杂质半导体空穴:通过扩散工艺，向本征半导体中导入少量适当杂质元素，可以得到杂质半导体.

自由电子:向纯硅晶体中引入磷等五价元素，置换晶格中硅原子的位置，形成n型半导体。 在n型半导体中，自由电子浓度大于空穴浓度，固称自由电子为载流子，空穴为本征激发； 前者简称复合，后者简称本征半导体载流子浓度，由于杂质原子可以提供电子，故称为3358www.Sina.com/。

杂质半导体:向纯硅晶体中引入硼等三价元素，置换晶格中硅原子的位置，形成p型半导体。 p型半导体中空穴为多子，自由电子为少子，杂质原子中的空穴吸收电子，因此称为N型半导体。

PN结多数载流子:采用不同的掺杂工艺在同一硅片上制作p型半导体和n型半导体，并在它们的界面上形成PN结。 PN结具有单一的导电性。

少数载流子

下图a的p型半导体和n型半导体采用一定的工艺措施紧密结合，n区的电子浓度远大于p区，p区的空穴浓度远大于n区，因此n区的电子要通过界面扩散到p区，p区的空穴也要通过界面扩散到n区扩散的结果是在界面上形成薄层区域，在该薄层区域内，n区域的电子逃逸到p区域，n区域残留带正电的离子，n区域带正电的p区域的空穴已经被电子填充，p区域残留带负电的原子，p区域带负电。 该薄层称为为多子，如下图b所示。

该薄层的两侧与充电的电容器相似，形成由NP产生的内部电场。 空间电荷区域内几乎没有

载流子，故又称为耗尽层，或称PN结。它具有很高的电阻率。显然这个内电场形成后将阻碍多数载流子的扩散运动；同时，内电场又使P区少数载流子电子向N运动；使N区少数载流子空穴向P区运动。这种少数载流子在内电场作用下的运动称为漂移运动。

扩散运动和漂移运动是同时存在的一对矛盾，开始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散是矛盾的主导，随着扩散运动的进行，空间电荷区即PN结不断增宽，内电场增强，此时扩散运动减弱，而漂移运动越来越强，在一定温度时，最终扩散、漂移运动达到动平衡，PN结处于相对稳定状态，PN结之间再没有定向电流。

PN结的单向导电性：

外加正向电压：PN结导通（导电）：如下图a所示，将电源E串联电阻R后正极接于P区，负极接于N区，这时称PN结外加正向电压。在正向电压作用下，PN结中的外电场和内电场方向相反，扩散运动和漂移运动的平衡被破坏，内电场被削弱，使空间电荷区变窄，多数载流子的扩散运动大大地超过了少数载流子的漂移运动，多数载流子很容易越过PN结，形成较大的正向电流，PN结呈现的电阻很小，因而处于导通状态。串联电阻是为了防止电流过大而可能烧毁PN结。

外加反向电压，PN结截止（不导电）：上图b中，将电源E的正极接于N区，负极接于P区，PN结外加反向电压，或称PN结反向接法。此时外电场和内电场方向一致，内电场增强，使空间电荷区加宽，对多数载流子扩散运动的阻碍作用加强，多数载流子几乎不运动，但是，增强了的内电场有利于少数载流子的漂移运动，由于少数载流子的数量很少，只形成微小的反向电流，PN结呈现的反向电阻很大，因此处于截止状态。反向电流对温度非常敏感，温度每升高8~10℃，少数载流子形成的反向电流将增大1倍。PN结正向连接时，PN结导通，正向电阻很小。PN结反向连接时，PN结截止，反向电阻极大。PN结特有的这种单向导电特性，正是各种半导体器件的基本工作原理。

PN结的电流方程：

由理论分析可知，PN结所加电压与流过他的电流的关系为：,式中为反向饱和电流，为电子的电量，为玻尔兹曼常数，为热力学温度。

PN结的伏安特性：

PN结的伏安特性曲线

上图为PN结的伏安特性曲线，其中的部分被称为正向特性，的部分被称为反向特性。当反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，称之为反向击穿。击穿按照机理分为wwdyz击穿和雪崩击穿两种情况。

wwdyz击穿：在高掺杂的情况下，因耗尽层宽度很窄，不大的反向电压就可在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，是价电子脱离共价键束缚，产生电子-空穴对，致使电流急剧增大，这种击穿称为wwdyz击穿。wwdyz击穿电压较低。

雪崩击穿：如果掺杂浓度较低，耗尽层宽度较宽，那么低反向电压下不会产生wwdyz击穿。当反向电压增加到较大数值时，耗尽层的电场使少子加快漂移速度，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞出共价键，产生电子-空穴对。新产生的电子与空穴被电场加速后又撞出其他价电子，载流子雪崩式的倍增，导致电流急剧增大，这种击穿被称为雪崩击穿。

PN结的电容效应：

势垒电容：当PN结外加电压变化时，引起积累在势垒区的空间电荷的变化，即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。

扩散电容：PN结扩散电容是来自于非平衡少数载流子（简称非平衡少子）在PN结两边的中性区内的电荷存储所造成的电容效应（因为在中性扩散区内存储有等量的非平衡电子和非平衡空穴的电荷，它们的数量受到结电压控制）。这种由于注入载流子存储电荷随着电 压变化所产生的扩散电容将随正向电压而按指数式增大。

参考链接 《模拟电子技术基础》（第五版）高等教育出版社http://m.elecfans.com/article/577144.htmlhttps://zhidao.baidu.com/question/208484367.htmlhttp://blog.sciencenet.cn/blog-729147-1033899.htmlhttps://baike.baidu.com/item/%E4%BF%A1%E6%81%AF/111163?fr=aladdin