兩種半導(dǎo)體世界

;;; 晶體管作為通用的放大器件使G6K-2F-Y DC5用時(shí)，即使不知道怎樣從器件物理的角度來解釋雙極晶體管的工作的也無大礙。但是，知道了也有益無害。在這里，對于作為半導(dǎo)體器件的雙極晶體管的工作，從半導(dǎo)體物理的角度盡可能進(jìn)行通俗的解釋。其目的是幫助深入理解“雙極晶體管是具有指數(shù)特性的電壓控制電流源”。
;;; 晶體管所利用的半導(dǎo)體有P型和N型兩種半導(dǎo)體。它們都是由相同種類的單晶硅制作的，不過都分別摻人了微量的雜質(zhì)，在N型半導(dǎo)體中電子很多，而P型中是空穴(hole)占多數(shù)。正如前面已經(jīng)介紹的那樣，由電子和空穴輸運(yùn)電氣而形成電流，所以它們被稱為載流子( carrier)。那么首先來看看這些N型世界和P型世界的情況。
;;; 在半導(dǎo)體世界中，利用能帶圖作為考察半導(dǎo)體狀態(tài)的地圖。這是一種縱軸表示能量（電壓×（-1）），橫軸表示位置的圖。從某種意義上講，能帶圖是半導(dǎo)體世界的地層斷面圖。居住在這個(gè)世界里的“人”，就是電子和空穴。半導(dǎo)體世界里，“人們”的住所只限于叫做能帶( band)的層中。在N型世界里，如圖A．1(a)所示，住在最上面的能帶里的完全是電子，下面的能帶里住著一點(diǎn)點(diǎn)空穴。半導(dǎo)體世界里，數(shù)量多的載流子叫做多數(shù)載流子，數(shù)墨少的載流子叫做少數(shù)載流子。所以N型世界里的多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴。電子躺在能帶的床上，而空穴則貼近能帶的天花板。P型世界與N型世界正好相反，如圖A1(b)所示，最上面的能帶里只有很少的電子居住，而下面的能帶則居住著大量的空穴。所以在P型半導(dǎo)體中，多數(shù)載流子是空穴，而少數(shù)載流子是電子。;;;;;;;;;;
;; 所有的電子和空穴幾乎都存在于床和天花板的邊緣，也就是上面能帶的底部和下面能帶的頂部。遠(yuǎn)離開這個(gè)邊緣，其數(shù)量就以指數(shù)規(guī)律減少。這就像電視里歌手們的身前充滿了干冰氣體那樣的情景。白色的干冰氣體飄浮在歌手們的周圍，幾乎看不到他們的鞋子。能帶里電子也是充滿床的附近，上升到“膝部”就很稀薄了。到了“腰部”和“胸前”，就幾乎看不見白色氣體了，只有微量的存在。
;;; 這種電子氣和空穴氣的分布叫做費(fèi)米一狄拉克分布(Fermi-Dirac distribu-tion)，它對于半導(dǎo)體器件的工作具有重要的意義。這種分布簡單地說，位置升高時(shí)，電子和空穴的數(shù)量以指數(shù)規(guī)律減少。例如，如果床上電子的總數(shù)是100個(gè)，那么上升lcm時(shí)就只有50個(gè)，上升2cm時(shí)就只剩下25個(gè)，到了3cm處約有12個(gè)，4cm赴有6個(gè)，5cm處有3個(gè)，…，這就是一種指數(shù)關(guān)系。讓人聯(lián)想起演出舞臺(tái)上千冰那樣的情景，這是幫助理解半導(dǎo)體世界的第一步。