两种半导体世界

;;; 晶体管作为通用的放大器件使G6K-2F-Y DC5用时，即使不知道怎样从器件物理的角度来解释双极晶体管的工作的也无大碍。但是，知道了也有益无害。在这里，对于作为半导体器件的双极晶体管的工作，从半导体物理的角度尽可能进行通俗的解释。其目的是帮助深入理解“双极晶体管是具有指数特性的电压控制电流源”。
;;; 晶体管所利用的半导体有P型和N型两种半导体。它们都是由相同种类的单晶硅制作的，不过都分别掺人了微量的杂质，在N型半导体中电子很多，而P型中是空穴(hole)占多数。正如前面已经介绍的那样，由电子和空穴输运电气而形成电流，所以它们被称为载流子( carrier)。那么首先来看看这些N型世界和P型世界的情况。
;;; 在半导体世界中，利用能带图作为考察半导体状态的地图。这是一种纵轴表示能量（电压×（-1）），横轴表示位置的图。从某种意义上讲，能带图是半导体世界的地层断面图。居住在这个世界里的“人”，就是电子和空穴。半导体世界里，“人们”的住所只限于叫做能带( band)的层中。在N型世界里，如图A．1(a)所示，住在最上面的能带里的完全是电子，下面的能带里住着一点点空穴。半导体世界里，数量多的载流子叫做多数载流子，数墨少的载流子叫做少数载流子。所以N型世界里的多数载流子是电子，少数载流子是空穴。电子躺在能带的床上，而空穴则贴近能带的天花板。P型世界与N型世界正好相反，如图A1(b)所示，最上面的能带里只有很少的电子居住，而下面的能带则居住着大量的空穴。所以在P型半导体中，多数载流子是空穴，而少数载流子是电子。;;;;;;;;;;
;; 所有的电子和空穴几乎都存在于床和天花板的边缘，也就是上面能带的底部和下面能带的顶部。远离开这个边缘，其数量就以指数规律减少。这就像电视里歌手们的身前充满了干冰气体那样的情景。白色的干冰气体飘浮在歌手们的周围，几乎看不到他们的鞋子。能带里电子也是充满床的附近，上升到“膝部”就很稀薄了。到了“腰部”和“胸前”，就几乎看不见白色气体了，只有微量的存在。
;;; 这种电子气和空穴气的分布叫做费米一狄拉克分布(Fermi-Dirac distribu-tion)，它对于半导体器件的工作具有重要的意义。这种分布简单地说，位置升高时，电子和空穴的数量以指数规律减少。例如，如果床上电子的总数是100个，那么上升lcm时就只有50个，上升2cm时就只剩下25个，到了3cm处约有12个，4cm赴有6个，5cm处有3个，…，这就是一种指数关系。让人联想起演出舞台上千冰那样的情景，这是帮助理解半导体世界的第一步。