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第六章pn结 6 1PN结及其能带图 6 2PN结电流电压特性 6 3PN结电容 6 4PN结击穿 6 5PN结隧道效应 6 1PN结及其能带图 本节重点 pn结 能带图 接触电势差 载流子分布 p n结形成 空间电荷区和能带图 形成 合金法 扩散法 离子注入法等结的分类 突变结 缓变结 线性缓变结 能带图 接触电势差 载流子分布 空间电荷区也叫势垒区 也叫耗尽区内建电场 势垒的高度qVD正好等于 EF n EF p VD叫接触电势差 能带图 接触电势差 载流子分布 能带图 接触电势差 平衡PN结的空间电荷区两端的电势差VD 也叫内建电势差 一般硅 0 70V 锗0 32V pn结载流子分布 习题 给出平衡态PN结能带图 并推导VD和NA ND的关系式 例题或习题 已知平衡PN结2区的掺杂浓度 求其接触电势差 分析对接触电势差的影响因素主要有 掺杂浓度 禁带宽度 温度 6 2PN结电流电压特性 电压主要降在势垒区电注入能带图中的符号准费米能级理想PN结模型电流电压特性的推导过程 PN结电流电压特性 理想PN结电流电压特性的推导过程理想PN结的假设条件推导的思路结果 肖克莱方程对结果的讨论 和假设有关1 理想方程的特点 单向导电性等2 理想和实际的差距和原因 PN结电流电压特性 伏安特性 结果的讨论1 理想方程 A 单向导电性B 温度对电流的影响主要对Js中的ni的影响 温度上升 电流指数上升 2 理论曲线和实际曲线的差别及其原因 画图 实际曲线和理论曲线 A 反向偏置 考虑势垒区的产生流 Js增大B 正向偏置 曲线变形 见图1 小电压时 加上势垒区复合流 J变大 m 22 中间电压 符合较好3 高电压时 几乎线性 因为大注入效应和串联电阻 影响pn结电流电压特性偏离理想方程的各种因素 势垒区的产生电流势垒区的复合电流大注入情况 6 3PN结电容 势垒电容 当pn结加正向电压时 势垒区电场随着正向偏压的增加而减弱 势垒区宽度变窄 空间电荷数量减少 如 a b 所示 扩散电容 当正向偏压增加时 由p区注入到n区的空穴增加 注入的空穴一部分扩散走了 一部分则增加了n区的空穴积累 增加了浓度梯度 如 c 所示 6 3PN结电容 突变结的势垒电容 PN 结为例 线性缓变结的势垒电容 电容效应结论 势垒电容 单边突变结的接触电势差随着低参杂一边的杂质浓度的增加而升高 势垒宽度随着低参杂一边的杂质浓度的增加而下降 势垒区几乎全部降在低参杂的一边 最大的电场强度在PN中间界上 势垒电容和结面积以及低参杂浓度的平方根成正比 减小他们可以降低电容 势垒厚度随电压变化 所以势垒电容也随电压变化 势垒电容是变容电容 扩散电容 6 4PN结击穿 雪崩击穿击穿机理 雪崩倍增效应和电场强度成正比厚的势垒区容易发生 轻掺杂 6 4PN结击穿 隧道击穿齐纳击穿势垒区宽度小 大反压容易发生重参杂热击穿反向饱和电流随温度上高而
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