半導體材料物理 Chapter 6 pn 結(jié)

1、CHAPTER ：PN結(jié)基礎結(jié)基礎Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶p 型型n 型型pn 結(jié)結(jié)6.1.1 6.1.1 pnpn結(jié)定義：結(jié)定義：p型半導體和n型半導體結(jié)合的交界面。u是構成半導體器件的基本結(jié)構單元，每一個半導體器件都包含一 個或幾個“結(jié)”，器件的特性與某個“結(jié)”的特性密切相關。u特指同一塊半導體內(nèi)p型區(qū)和n型區(qū)

2、的交界面Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.1 6.1.1 pnpn結(jié)的制備工藝結(jié)的制備工藝：合金法-突變結(jié)P P型雜質(zhì)型雜質(zhì)P型型擴散法-緩變結(jié)Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.1 6.1.1 pnpn結(jié)中的雜質(zhì)結(jié)中的雜質(zhì)分布分布- -突變結(jié)突變結(jié)：n型區(qū)雜質(zhì)濃度均勻

3、，p型區(qū)受主雜質(zhì)濃度也是均勻的；交界面處雜質(zhì)的濃度發(fā)生突變，從n型濃度突變到p型濃度；具有這種雜質(zhì)分布的的pn結(jié)稱為突變結(jié)突變結(jié)。pn結(jié)位置為 ，則其雜質(zhì)分布可以表示為jxxjA,( )xxN xNjD,( )xxN xN(6 1)Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.1 6.1.1 pnpn結(jié)中的雜質(zhì)結(jié)中的雜質(zhì)分布分布- -緩變結(jié)緩變結(jié)：P型型雜質(zhì)分布不均勻，由擴散過程及雜質(zhì)補償決定；P區(qū)到n區(qū)的雜質(zhì)濃度是漸變的，具有這種雜質(zhì)分布特

4、性的pn結(jié)稱為緩變結(jié)。緩變結(jié)。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.1 6.1.1 pnpn結(jié)中的雜質(zhì)結(jié)中的雜質(zhì)分布分布- -緩變結(jié)緩變結(jié)：線性漸變結(jié)近似ND-NA緩變結(jié)緩變結(jié)：對于擴散結(jié)，如果雜質(zhì)分布可以用 處的切線來表示，則成為緩變結(jié)。雜質(zhì)分布數(shù)學表示為：jxxDAjj()(63)NNxxChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及

5、其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.2 6.1.2 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空穴與電離受主均勻相間分布，整體呈電中性自由電子與電離施主均勻相間分布，整體呈電中性pn結(jié)形成的瞬間，結(jié)區(qū)兩側(cè)存在載流子濃度梯度，會產(chǎn)生載流子的擴散運動！u結(jié)區(qū)兩側(cè)載流子的擴散運動對pn結(jié)兩側(cè)半導體導電性質(zhì)有何影響呢？u多數(shù)載流子的擴散運動會否持續(xù)進行下去直至兩側(cè)的多子和少子濃 度達到平衡呢？Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.2 6.1.2

6、 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)建電場內(nèi)建電場u內(nèi)建電場對多子運動的影響？u內(nèi)建電場對少子運動的影響？促進少子漂移運動阻礙多子擴散運動u多子擴散運動越強，內(nèi)建電場也將擴展增強，繼而少子的漂移運動也將增強！最終二者的運動達到平衡，結(jié)區(qū)無電流，呈平衡態(tài)！un區(qū)，有多少電子擴散到p區(qū)，就有多少電子從p區(qū)漂移回n區(qū)！Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.2 6.1.2 小結(jié)小結(jié)濃度差濃度差形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)促使促使少子少

7、子漂移漂移阻止阻止多子擴散多子擴散形成內(nèi)建電場形成內(nèi)建電場多子的擴散運動多子的擴散運動多子多子擴散擴散和少子和少子漂漂移移達到達到動態(tài)平衡動態(tài)平衡Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.3 6.1.3 pnpn結(jié)能帶圖結(jié)能帶圖平衡平衡pn結(jié)結(jié)的能帶圖的能帶圖結(jié)合成pn結(jié)后，電子從費米能級高的n區(qū)流向費米能級低的p區(qū)，空穴則從p區(qū)流向n區(qū)，因而EFn不斷下移,EFp不斷上移，直至EFn=EFp。u勢壘的大??？Chapter 6 pnpn結(jié)

8、基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.3 6.1.3 pnpn結(jié)能帶圖結(jié)能帶圖u勢壘的大小即為載流子（電子、空穴）跨越內(nèi)建電場所需克服的電勢能qVD ！u勢壘產(chǎn)生的根本原因：內(nèi)建電場的存在。DFnFpqVEEu根據(jù)費米能級的定義可知：Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.3 6.1.3 pnpn結(jié)能帶的計

9、算結(jié)能帶的計算一維下，電子總電流為密度為nnndnJnqqDdxn0n/Dk Tq聯(lián)立則有0nnd(ln )k TJnqnq dxiFi0exp() /nnEEk T(64)FnnddEJnxFnnd0dEJxn或平衡時Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.4 6.1.4 接觸電勢差接觸電勢差Fni0i0exp()nEEnnk Tn區(qū)平衡自由電子濃度Fpi0i0exp()pEEnnk Tp區(qū)平衡自由電子濃度FnFp000()lnnpE

10、Ennk TDFnFpqVEE2i0D0A,npnnNnN0DADFnFp2i1()(ln)k TN NVEEqqnChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.4 6.1.4 接觸電勢差接觸電勢差0DADFnFp2i1()(ln)(6 10)k TN NVEEqqn結(jié)論：接觸電勢差與pn結(jié)的摻雜濃度、溫度、禁帶寬度有關；一定溫度下，接觸電勢差與摻雜濃度正向相關；一定溫度下，接觸電勢差與禁帶一定溫度下，接觸電勢差與禁帶寬度的關系？寬度的關系？

11、1g2icv0exp2EnN Nk TChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布p區(qū)的電子比n區(qū)電子勢能高pnD()()0()ExE xqV 勢壘區(qū)內(nèi)任一點的電勢能為 ，該處比n區(qū)電勢能高( )( )E xqV x nDD( )()( )()( )E xE xqV xqVqVqV x Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics &

12、; Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布則x處的電子濃度為3/2F1/2dn230( )(2)1( )exp()- ( )d2E xmEEn xE E xEk TFc0( )( )expEE xn xNk T( )( )()()dcBE xn xgw fEE3/21/2dn23(2)1()- ( )2cmgwE E xF0( )=exp()BEEfEk T(6 12)Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & M

13、aterials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布Fc0( )( )expEE xn xNk T0Fc0expcnnEEnNk T0cn0( )( )expnEE xn xnk T( )( )E xqV x cnDEqV00( )( )expDnqV xqVn xnk TChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.

14、5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布00( )( )expDnqV xqVn xnk T1,nDnn0,( )()xxV xVn xnDp0n00exp()qVnnk TDppn00,( )0()exp()qVxxV xnxnk T 2,pp0()=nxnChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布Dn00( )( )expqVqV xp xpk T1,nnn0

15、,()xxp xpDppp0n00,( )0()exp()qVxxV xpxppk T 2,Dn0p00exp()qVppk TChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布Dn00( )( )expqVqV xp xpk T00( )( )expDnqV xqVn xnk T平衡平衡pn結(jié)中的載流子分布結(jié)中的載流子分布 室溫下，勢壘區(qū)內(nèi)雜質(zhì)基本已電離，但載流子濃度遠小于p區(qū)和n

16、區(qū)多數(shù)載流子濃度，效果上看似乎已經(jīng)耗盡了，故而勢壘區(qū)也稱為耗盡層耗盡層。在此之中載流子濃度可以忽略。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶6.1.5 6.1.5 平衡平衡pnpn結(jié)中載流子的分布結(jié)中載流子的分布例1：若pn結(jié)勢壘區(qū)某處的電勢能比導帶底Ecn高0.1eV，求該處的電子濃度。n0n00.1( )exp-0.02650nn xn00( )( )expDnqV xqVn xnk TD50N例2：若該pn結(jié)的勢壘高度為0.7eV，求該處

17、的空穴濃度。Dn0p000( )( )( )exp=expqVqV xqV xp xppk Tk TqV(x)=0.6eV10A( )10p xNChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 小結(jié)小結(jié)6.1 pn6.1 pn結(jié)及其能帶結(jié)及其能帶pn結(jié)的形成及能帶結(jié)的形成及能帶Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)1.外加電壓下，結(jié)勢壘

18、的變化正向偏壓時(+V)的勢壘變化反向偏壓時(-V)的勢壘變化Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)2.外加電壓對結(jié)附近載流子運動的影響以正向偏壓為例a a，載流子（少子）注入，載流子（少子）注入nnpp正向偏壓作用下，結(jié)區(qū)載流子的擴散運動和漂移運動將被打破：擴散運動加劇而漂移運動被抑制，擴散流大于漂移流，同時空間電荷區(qū)變小。總體效果相當于向結(jié)區(qū)右邊界（nn）處注入空穴而向結(jié)區(qū)左邊界（pp）處注入電子！

19、Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials b b，載流子（少子）的擴散，載流子（少子）的擴散nnppLp6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)2.外加電壓對結(jié)附近載流子運動的影響以正向偏壓為例在結(jié)區(qū)右邊界（nn）處聚集的空穴濃度大于n區(qū)內(nèi)部的空穴濃度，其勢必會將向n區(qū)內(nèi)部擴散，直至濃度與n區(qū)內(nèi)部空穴濃度相等，從而在nn右側(cè)存在一段空穴的擴散區(qū)，該區(qū)長度為Lp；在pp右側(cè)區(qū)域，電子為多子，空穴為少子，因此載流子的注入對電子濃度的影響很小，而對空穴

20、的影響比較顯著。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials b b，載流子（少子）的擴散，載流子（少子）的擴散nnppLpLn6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)2.外加電壓對結(jié)附近載流子運動的影響以正向偏壓為例在結(jié)區(qū)左邊界（pp）處聚集的電子濃度大于p區(qū)內(nèi)部的電子濃度，其勢必會將向p區(qū)內(nèi)部擴散，直至濃度與p區(qū)內(nèi)部空穴濃度相等，從而在pp左側(cè)存在一段電子的擴散區(qū)，該區(qū)長度為Ln；在nn左側(cè)區(qū)域，電子為少子子，空穴為多子，因此載流子的注入對空穴濃

21、度的影響很小，而對電子的影響比較顯著。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)3.外加電壓對結(jié)附近費米能級的影響以正向偏壓為例平衡狀態(tài)pn結(jié)能帶圖電子濃度小，電子濃度小，E EFnFn變化大變化大空穴濃度高，空穴濃度高，E EFpFp變化小變化小電子電子濃度大，濃度大，E EFnFn變化小變化小空穴濃度高，空穴濃度高，E EFpFp變化大變化大勢壘區(qū)變化勢壘區(qū)變化忽略不計忽略不計Chapter 6 pnp

22、n結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.1 6.2.1 非平衡狀態(tài)下的非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)結(jié)3.外加電壓對結(jié)附近費米能級的影響反向偏壓Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程 小注入條件：注入的少數(shù)載流子濃度比平衡多數(shù)載流子濃度小得多；符合以下假設條件的pn結(jié)稱為理想理想pnp

23、n結(jié)模型結(jié)模型： 突變耗盡層條件：外加電壓和接觸電勢差都降落在耗盡層上，耗盡層中的電荷是由電離施主和電離受主的電荷組成，耗盡層外的半導體是電中性的。因此，注入的少數(shù)載流子在p區(qū)和n區(qū)是純擴散運動； 通過耗盡層的電子和空穴電流為常量，不考慮耗盡層中載流子的產(chǎn)生及復合作用； 玻耳茲曼邊界條件：在耗盡層兩端，載流子分布滿足玻耳茲曼統(tǒng)計分布。 Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程計算流過pn結(jié)

24、電流密度的步驟：a: a:根據(jù)準費米能級計算勢壘區(qū)邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度；b: b:以邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度作邊界條 件，解擴散區(qū)中載流子連續(xù)性方程式，得到擴散區(qū)中非 平衡少數(shù)載流子的分布；c: c:將非平衡少數(shù)載流子的濃度分布代入擴散方程，算出擴散 流密度后，再算出少數(shù)載流子的電流密度；d: d:將兩種載流子的擴散電流密度相加，得到理想pn結(jié)模型的電流電壓方程式。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.

25、2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程a: a:勢壘區(qū)邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度(1) p區(qū)邊界pp處TkEEnniFnip0expTkEEnpFpiip0expTkEEnpnFpFnipp02expqVEExxFpFnp，Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程200()exppppiqVnxpnk T200ippnpnTkqVnnDnp000exp00

26、00()expexppppDnqVnxnk TqVqVnk T即p區(qū)邊界pp處的少數(shù)載流子濃度少數(shù)載流子濃度a: a:勢壘區(qū)邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度(1) p區(qū)邊界pp處Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程000()()exp1ppppppqVnxnxnnk Ta: a:勢壘區(qū)邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度(1) p區(qū)邊界pp處Chapter 6 pnpn

27、結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程a: a:勢壘區(qū)邊界nn和pp處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度(1) n區(qū)邊界nn處0000()expexpDnnnpqVqVqVpxppk Tk T000()()exp1nnnnnnqVpxpxppk TChapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2

28、.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程b: b:解擴散區(qū)中載流子連續(xù)性方程式(求擴散區(qū)中非 平衡少數(shù)載流子的分布） 穩(wěn)定態(tài)時n區(qū)空穴擴散區(qū)中非平衡少子的連續(xù)性方程為：2020 xnnnnppxpnpd Edpd pppDEpdxdxdx小注入時： 很小，可忽略，n型擴散區(qū)/xd Edx0 xE 2020nnnppdpppDdx(626)0( )( )ppxxLLnnnpxpxpAeBe通解為：(627)(625)Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓

29、特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程0( )nnxpp ，00()expnnnnqVxxpxpk T，0( )( )ppxxLLnnnpxpxpAeBe00exp1 exp,0nnpxqVApBk TL000( )( )exp1 expnnnnnpqVxxpxpxppk TL(629)Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程000

30、( )( )exp1 expnnnnnpqVxxpxpxppk TL穩(wěn)定態(tài)時n區(qū)空穴擴散區(qū)中非平衡少子的濃度：穩(wěn)定態(tài)時n區(qū)空穴擴散區(qū)中非平衡少子的濃度：000( )( )exp1 exppppppnxxqVnxnxnnk TLb: b:解擴散區(qū)中載流子連續(xù)性方程式(求擴散區(qū)中非 平衡少數(shù)載流子的分布）外加正向偏壓時：外加正向偏壓時： V恒定勢壘區(qū)邊界處(x=xn和x=-xp)非平少數(shù)載流子濃度一定系一穩(wěn)定邊界濃度的擴散在擴散區(qū)，非平衡少數(shù)載流子按指數(shù)規(guī)律衰減。Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pn

31、pn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程b: b:解擴散區(qū)中載流子連續(xù)性方程式(求擴散區(qū)中非 平衡少數(shù)載流子的分布）外加正向偏壓外加正向偏壓Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程外加反向偏壓外加反向偏壓000( )( )exp1 expnnnnnpqVxxpxpxppk TL000( )( )exp1 exppppp

32、pnxxqVnxnxnnk TL00exp/0qVk TqVk T00( )( )exp()/nnnnnppxpxppxxL 0()()0nnnnnnxxpxppx ，即0exp()/0( )pnpnnxLxxLpxp， 處則n區(qū)區(qū): :Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6.2 6.2 pnpn結(jié)的電流電壓特性結(jié)的電流電壓特性6.2.2 6.2.2 理想理想pn結(jié)模型的電流電壓方程結(jié)模型的電流電壓方程外加反向偏壓外加反向偏壓000( )( )exp1 expnnnnnpqVxxpxpxppk TL000( )( )exp1 exppppppnxxqVnxnxnnk TL00exp/0qVk TqVk Tp區(qū)區(qū): :00( )( )exppppppnxxnxnxnnL 0()()0ppppppxxnxnnx ，即0exp() /0( )pppppxLxxLnxn， 處則Chapter 6 pnpn結(jié)基礎結(jié)基礎Semiconductor Physics & Materials 6