第七章 半导体器件

1、n型 SiAl块Al液体铝硅合金结P型硅n型 Sin型 SiN型硅氧化SiO2光刻扩散P型硅N型硅N型硅,( ),( )jAjDxx N xNxx N xNNxNANDxjx,jADjADxxNNxxNNNxNANDxjx+N型半导体多子多子电子电子少子少子空穴空穴P型半导体多子多子空穴空穴少子少子电子电子内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场多子的扩散多子的扩散 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。阻止多子扩散，促使少子漂移。PNPN结合结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层P，N半导体接触后

2、半导体接触后少子飘移少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，又失去多子，耗尽层宽，EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡时，PN结总电流为零，形成一个稳定的空间电荷区。空间电荷区内只有不能移动的离子，是载流子不能停留的区域或载流子耗尽的区域，故又称耗尽层。nndnJJJEqDdxn漂移扩散=nq0nnK TDq0(ln )nK T dJnqExqdxn000exp()lnln1(ln )()( )FiiFiiiFiEEnnK TEEnnK TdEdEdndx

3、K TdxdxdEdV xqq Edxdx FnndEJndxFppdEJpdx0npJJJDFnFpqVEE0000000020exp()exp()exp()(ln)(ln)FiiFniniFpipiFnFpnDADpiEEnnK TEEnnK TEEnnK TEEk Tnk TN NVqqnqn势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V0exp() 1sqVJJK T0EmWEF0()mFmWEEWm 越大越大, 金属对电子的束缚越强金属对电子的束缚越强sFsEEW)(0E0ECEFEV Ws电子的亲合能电子的亲合能CEE 0EvWssFE )(mW0ECEnEmFE )(smWW 金属半

4、导体FEnSqCEVEnEqVDWmWs金属的功函数小于半导体的功函数金属的功函数大于半导体的功函数在空间电荷区中，电子浓度要比体内大得多，在空间电荷区中，电子浓度要比体内大得多，因此它是一个高电导的区域，称为因此它是一个高电导的区域，称为反阻挡层反阻挡层。EcEvEFWs-Wm-Wm金属和金属和 n 型半导体接触能带图型半导体接触能带图 反阻挡层薄反阻挡层薄, 高电导高电导, 对接触电阻影响小对接触电阻影响小在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度要比在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度要比体内小得多，因此它是一个高阻的区域，称为体内小得多，因此它是一个高阻的区域，称为阻挡层

5、阻挡层。金属和金属和 n型半导体接触能带图型半导体接触能带图 阻挡层厚阻挡层厚, 高阻高阻, 对接触电阻影响很大对接触电阻影响很大EcEvPSqsmDWWqVFE形成形成n型和型和p型阻挡层的条件型阻挡层的条件WmWsWmWs n 型型 p 型型阻挡层阻挡层反阻挡层反阻挡层阻挡层阻挡层反阻挡层反阻挡层RUNP+-U UiD+_NP+-RUUiRU NP+-+_反向偏置内电场加强势垒升高阻挡层变宽漂移电流增加扩散电流变小反向不导通反向漂移电流是少数载流子漂移形成的电流，而少数载流子浓度很低，故反向电流可以忽略。SiiR=-IsGeSiGeU(BR)U(BR) 1.0iDuDSiGe集电结发射结集电区基区发射区发射极（e）基极（b)集电极（c）NPNebcV集电结发射结集电区基区发射区发射极（e）基极（b)集电极（c）PNPebcV1、平面对着自己。2