半导体器件物理简答题

简答题答案：1.空间电荷区是怎样形成的。画出零偏与反偏状态下 pn 结的能带图。答：当 p 型半导体和 n 型半导体紧密结合时，在其交界面附近存在载流子的浓度梯度，它将引起 p 区空穴向 n 区扩散，n 区电子向 p 区扩散。因此在交界面附近，p 区留下了不能移动的带负电的电离受主，n 区留下了不能移动的带正电的电离施主，形成所谓空间电荷区。PN 结零偏时的能带图：PN 结反偏时的能带图：2.为什么反偏状态下的 pn 结存在电容？为什么随着反偏电压的增加，势垒电容反而下降？答：①由于空间电荷区宽度是反偏电压的函数，其随反偏电压的增加而增加。空间电荷区内的正电荷与负电荷在空间上又是别离的，当外加反偏电压时，空间电荷区内的正负电荷数会跟随其发生相应的变化，这样 PN 结就有了电容的充放电效应。对于大的正向偏压，有大量载流子通过空间电荷区, 耗尽层近似不再成立，势垒电容效应不凸显。所以，只有在反偏状态下的 PN 结存在电容。②由于反偏电压越大，空间电荷区的宽度越大。势垒电容相当于极板间距为耗尽层宽度的平板电容，电容的大小又与宽度成反比。所以随着反偏电压的增加，势垒电容反而下降。3.什么是单边突变结？为什么 pn 结低掺杂一侧的空间电荷区较宽？答：①对于一个半导体，当其 P 区的掺杂浓度远大于 N 区〔即 Nd>>Na〕时，我们称这种结为 P+N；当其 N 区的掺杂浓度远大于 N 区〔即 Na >> Nd〕时，我们称这种结为N+P。这两类特殊的结就是单边突变结。②由于 PN 结空间电荷区内Ｐ区的受主离子所带负电荷量与Ｎ区的施主离子所带正电荷的量是相等的，而这两种带电离子是不能自由移动的。所以，对于空间电荷区内的低掺杂一侧，其带电离子的浓度相对较低，为了与高掺杂一侧的带电离子的数量进行匹配，只有增加低掺杂一侧的宽度。因此，ＰＮ结低掺杂一侧的空间电荷区较宽。4.对于突变 p+-n 结，分别示意地画出其中的电场分布曲线和能带图：答：①热平衡状态时：突变 p+-n 结的电场分布曲线：突变 p+-n 结的能带图：注：画的时候把两条虚线对齐。5.画出正偏时 pn 结的稳态少子浓度分布图。答：6.画出正偏 pn 结二极管电子和空穴电流图。答：7.解释 pn 结二极管扩散电容形成的机制；解释产生电流和复合电流的形成机制。答：①在扩散区中存在有等量的非平衡电子和空穴的电荷,在直流电压下的少子浓度会随其中的交流成分的改变而改变。随着外加电压的变化，由于少子浓度变化而形...