模电课件02第一章PN节.ppt

1.2 PN结（PN junction）,在一块N型半导体（或P型），用杂质补偿的方法掺入一定数量的三价元素（或五价元素）将这一部分区域转换成P型（或N型），则在它们的界面处便生成PN结。,PN结是晶体二极管及其它半导体的基本结构，在集成电路及其元、器件中极其重要。,（1）PN结的形成,在N区靠近界面处留下正离子，P区生成负离子；,P型半导体中空穴（多子）向N区扩散，这些载流子一旦越过界面，与N区电子复合，,实际上PN结的宽度是很小的，只有m量级,空间电荷区,空间电荷区,最终，当漂移和扩散达到动态平衡，PN结即形成。这时，再没有净的电流流过PN结，也不会有净的电荷迁移。,2 PN结的特点,（1）空间电荷区的宽度决定于杂质浓度。,杂质浓度越高，空间电荷区越薄,(2)空间电荷区是非中性区。,PN节有内建电位差,P区为负，N区为正，界面处为零,（接触电位差或内建电位差）,PN节的内建电位差,UT =kT /q（热力学电压）常温下（T300K） UT =26mV,一般 硅（Si）PN结的内建电位差U=0.60.8V ； 锗（Ge）PN结的内建电位差U=0.20.3V。,即势垒阻碍了扩散运动,故PN结(空间电荷区)也称为势垒区或阻挡层,PN结(空间电荷区)内由于有大量的不能移动的离子，是载流子不能停留的区域,可以认为PN结(空间电荷区)内的载流子在PN结形成过程中已被近似“耗尽”完毕,故PN结(空间电荷区)又称为耗尽层,结内载流子数远小于结外的载流子数,在PN结两端外接直流电压称为偏置，,泛指在半导体器件上所加的直流电压和电流,1正向偏置的PN结,若PN结外加直流电压使P区接高电位，N区接低电位，称PN结正向偏置，简称正偏。,由于结内的载流子数远小于结外P区和N区的载流子数，,故PN结相对于结外的P区和N区而言是高阻区,外加电压U几乎完全作用在结层上,内建电场,空间电荷区,内建电场,空间电荷区,势垒高度,122 PN结的单向导电特性,这使得结层内的电位差减小为(U-U),U,U,U,U,U,U,PN结导通,正向电流 ID,U U,2反向偏置的PN结,当外加电压使P区接低电位，N区接高电位，则称PN结反向偏置，简称反偏,空间电荷区,I反不变,IS反向饱和电流,反向电流远小于正向电流,即ID|IS|,当忽略IS不计时，通常可以认为，反偏PN结是截止（不导通）的。,另外，该电流是温度的敏感函数，是影响PN结正常工作的主要原因。,本征半导体中含有什么载流子,1杂质半导体分为( )型和( )型。自由电子是( )型半导体中的多子。空穴是( )型半导体中的少子。,2杂质半导体中的少子因( )而产生，多子主要因( )而产生。,3常温下多子浓度等于( )浓度，而少于浓度随( )变化显著。,4导体中的( )电流与载流子浓度梯度成正比；( )电流与电场强度成正比。,5当( )区外接高电位而( )区外接低电位时，PN结正偏。,6，PN结又称为( )、( )、( )和( )。,1杂质半导体分为( P )型和( N )型。自由电子是(N )型半导体中的多子。空穴是(N )型半导体中的少子。,2杂质半导体中的少子因( 本征激发 )而产生，多子主要因( 掺入杂质)而产生。,3常温下多子浓度等于(杂质)浓度，而少于浓度随( 温度 )变化显著。,4导体中的( 扩散 )电流与载流子浓度梯度成正比；( 漂移 )电流与电场强