半导体物理基础(6).ppt

,Chapter6p-nJunctions（p-n结）,5.1FabricationOfp-nJunction,1.AlloyedJunctions(合金结),2.DiffusedJunctions(扩散结),3.IonImplantation(离子注入),4.EpitaxialGrowth(外延生长),图1p-n结基本结构,合金温度,降温再结晶,扩散,缓变结与突变结,当p型半导体和n型半导体接触在一起时,在两者的交界面处存在着一个过渡区,通常称为p-n结.,5.2Equilibriump-nJunction,1空间电荷区(Spacechargeregion)的形成,(平衡状态下的结),刚接触，扩散漂移,（达到动态平衡）,阻挡层,扩散=漂移,内建电场,漂移,耗尽区Depletionregion,EFn高于EFp表明两种半导体中的电子填充能带的水平不同。,2能带图(Enerybanddiagram),3.接触电势差(TheContactPotential)VD,平衡时,n型半导体中的电子浓度为,p型半导体中的电子浓度为,*势垒高度ND、NA,4.空间电荷区宽度(Spacechargeregionwidth),突变结,5载流子分布(Carrierdistributions),5.3.p-n结电流-电压特性,1.势垒区的自由载流子全部耗尽,并忽略势垒区中载流子的产生和复合。,I-Vcharacteristicofap-njunction,现假设:,2.小注入:注入的少数载流子浓度远小于半导体中的多数载流子浓度。在注入时，扩散区的漂移电场可忽略。,外加电场与内建电场方向相反，削弱了内建电场，因而使势垒两端的电势差由VD减小为（VD-Vf），相应地势垒区变薄。,外加电场削弱了漂移运动，使:漂移扩散,(1)正向偏置（Forwardbias）,这种由于电场作用而使非平衡载流子进入半导体的过程称为电注入。,Spacechargeregion,Neutralregion,Diffusionregion,这两股电流之和就是正向偏置下流过p-n结的电流。,P区空穴向n区扩散空穴扩散电流,n区电子向P区扩散电子扩散电流。,根据电流连续性原理，通过p-n结中任一截面的总电流是相等的，只是对于不同的截面，电子电流和空穴电流的比例有所不同而已。,考虑-xp截面：,忽略了势垒区载流子的产生和复合：,正向偏置时，半导体内的载流子浓度分布,加正向偏置V后，结电压为（VD-Vf），,在xp处注入的非平衡电子浓度为：,在xn处注入的非平衡空穴浓度为：,同理：,-肖克莱方程,外加电场Vr与内建电场方向一致,扩散Eg的光照射具有p-n结结构的半导体表面,那么只要结的深度在光的透入深度范围内,光照的结果将在光照面和暗面之间产生光电压.光生伏特效应.,试述平衡p-n结形成的物理过程.它有什么特点?画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向.2.内建电势差VD受哪些因素的影响?锗p-n结与硅p-n结的VD哪个大?为什么?3.试比较平衡p-n结,正向偏置p-n结,反向偏置p-n结的特点.4.写出p-n结整流方程,并说明方程中每一项的物理意义?5.p-n结的理想伏-安特性与实际伏-安特性有哪些区别?产生的原因是什么?,复习与思考,6.p-n结为什么有电容特性?与普通电容相比有哪些相似之处?有哪些区别?7.p-n结击穿主要有哪几种?说明各种击穿产生的原因和条件.影响它们的因素有哪些?8.在隧道二极管中,n区常重掺杂使EFn位于导带中,p区重掺杂使EFp位