pn结知识回顾VIP免费

PN结《半导体器件物理》1PN结基础由P型半导体和N型半导体实现原子级接触所形成的结构叫做PN结。PN结是几乎所有半导体器件的基本单元,包括MOSFET,BJT,LED,太阳能电池,二极管等。PN结含有丰富的物理知识，掌握PN结的物理原理是学习其它半导体器件器件物理的基础。由同种物质构成的结叫做同质结(如硅)，由不同种物质构成的结叫做异质结(如硅和锗)。2PN结电流电压特性3PN结制备4P/N型半导体5EiEiPN结的行成6扩散运动空间电荷区削弱内电场漂移运动内电场－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场耗尽区动态平衡扩散运动漂移运动NPN结中费米能级pnpnF=0ppdEJpdxF=0dEdxFnn=0ndEJdxF=0dEdx7在热平衡状态下,pn结中费米能级为一常数.内建电势差8pn结内建电势差:biiFpFniqVEEEE平衡pn结的空间电荷区两端间的电势差Vbi；qVbi:pn结的势垒高度;内建电势差9内建电势100-=lnnFniinEEkTn0-=expFniniEEnnkT根据玻尔兹曼分布：内建电势110lnpiFpipEEkTn0expFpipiEEpnkT根据玻尔兹曼分布：内建电势12iFpbiFniqEEEEV00000n02=lnln=lnlnn=lnpniipniipipnkTkTnnpnkTnnpkTn0-=lnnFniinEEkTn0-lnpiFpipEEkTn002lnpnbiipnkTVqn①内建电势13002lnpnbiipnkTVqn2expgiCVEnNNkTVbi与pn结两边的掺杂浓度、温度和材料的禁带宽度有关：温度一定时,参杂浓度越大,内建电势差Vbi越大;禁带宽度Eg越大,内建电势差Vbi越大;AD2NNlnbiikTVqn00pAnDpNnN内建电势14V0.77V0.47V0.30Vpnbi计算一硅pn结在300K时的内建电势,其中NA=1018cm-3,ND=1015cm-3。②由查图可知:18159A2D210100.0259lnNNl0.774V9.6510nbiikTVqn①由公式计算:泊松方程1522=ssddx22ddEdxdx()DAqNNpn=ssdEdxdEdx内建电场16PNpxnxAqN()()APsiqNExxx0pxx()0pEx()()AsisiqNdExxdxnxpxxEApsiqNx00x(0)ApsiqNEx内建电场DqNDsiqNdEdx()DnsiqNExx0nxx()0nExPNpxnx017DnsiqNxnxpxxE0(0)DnsiqNEx内建电场(0)ApsiqNEx(0)DnsiqNExApDnNxNx18DnsiqNxnxpxxE0nxpxxEApsiqNx0②内建电场19ADmpnsisiqNqNExxApDnNxNxApDnsisiqNxqNx或nxpxxE0耗尽区宽度20()npxbixVExdxPNpxnx0npWxx总耗尽区宽度:dEdxnxpxxE耗尽区宽度2100()(())=npnpxbixxxVExEExxxdxddxnxpxxE()()ApsiqNExxx()()DnsiqNExxx③耗尽区宽度2222()2nbiApDsiqVNxNxApDnNxNx2()sibiDpAADVNxqNNN2()sibiAnDADVNxqNNN211sibiPnADVWxxqNNPN结-单边突变结23当pn结一侧的掺杂浓度远高于另一侧时,称为单边突变结:2()sibiDpAADVNxqNNN2()sibiAnDADVNxqNNNApDnNxNxp+-n结:2sibinDVWxqNPN结-单边突变结24E-EmDmsiqNxExEDmsiqNWEWxWxVxbi2(0)xW(0)xW22DbisiqNWV例题25一硅突变结,其NA=1019cm-3,ND=1016cm-3,计算在零偏压时的耗尽区宽度和最大电场(T=300K)2sibiqNWVmsiNqWE2lnADbiiNNkTVqn势垒区电容26VVdVWWdWQQdQsidQdEsijsidQdQCdQdVWW偏压条件下的PN结2712sibiAD2V11WqNN偏压条件下的PN结28()12sibirAD2VV11WqNN偏压条件下的PN结29()12sibifAD2VV11WqNN理想PN结的电流电压方程30理想p-n结的模型:①小注入条件:少数载流子浓度比多数载流子浓度低很多;②...