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文档简介

6.3非平衡载流子浓度平衡载流子浓度

在热平衡状态下的载流子浓度n0,p0外界作用（光、电、高能粒子辐射、热注入等）使半导体中载流子的分布偏离了平衡态分布，称这些偏离平衡分布的载流子为过剩载流子，也称为非平衡载流子只受温度T影响半导体处于热平衡状态的判据式平衡载流子过剩载流子浓度公式np=ni2不成立非平衡载流子的光注入电子系统与空穴系统不再有统一的费米能N型半导体，电子为多数载流子，称为多子，空穴为少数载流子，称为少子。p型半导体则相反小注入：注入的非平衡载流子的浓度远小于平衡时的多数载流子浓度（但可比平衡时的少数载流子浓度大）如N型半导体如注入非平衡载流子浓度为在提及非平衡载流子时，是针对非平衡少数载流子有外界激发时目录6.3.1非平衡载流子的寿命外界作用撤离后，非平衡载流子经过一定时间会复合而消失，外界撤离后，由于与多数载流子复合，非平衡少数载流子逐渐减少到0，这一过程的可描述为N型半导体：少数载流子为空穴称为非平衡载流子空穴的寿命P型半导体：少数载流子为电子，且目录6.3.2非平衡载流子的扩散长度当存在浓度梯度时，非平衡载流子会形成扩散运动均匀光照射半导体表面，产生由体内指向体表的非平衡载流子浓度梯度，使其向体内扩散，最后会形成稳定的分布对N型半导体，p为少子，为非平衡少数载流子表示，单位时间通过垂直于x轴单位面积的空穴数定义，空穴扩散流密度

其中为非平衡载流子空穴的扩散系数；负号表示扩散流方向与浓度梯度的方向相反目录在x→x+dx范围内，单位时间内由于扩散增加的空穴数增加的空穴浓度而第一项为某区域中载流子的变化率，第二项表扩散，第三项表复合载流子的连续性方程xx+dx目录稳定后稳态解为边界条件则为非平衡空穴的扩散长度1、表征非平衡空穴扩散的平均深度2、即目录同理，对P型半导体有：当在光照的同时，在x方向加上电场E时，非平衡载流子除了做扩散运动，还沿电场方向做漂移运动空穴扩散流密度电子扩散流密度定义迁移率实验和理论可证明即，爱因斯坦关系

6.4PN结

1.PN结的构成一部分是N型半导体材料一部分是P型半导体材料2.PN结的掺杂方式a.合金法（合金结、突变结）

工艺：高温熔融——降温凝固

特点：在n、p型区，杂质各均匀分布；在交界面处突变b.扩散法（扩散结、缓变结）

工艺：氧化、扩散

特点：杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定；杂质浓度逐渐变化

3.PN结的主要性质电流随电压变化特性反向状态正向状态不同方向的电阻相差很大——P-N结可以作为整流元件——

单向导电性平衡P-N结，即无外加电压的P-N结6.4.1平衡PN结特性1.空间电荷区载流子浓度梯度→扩散→破坏电中性→自建电场→漂移电流

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