高二物理競(jìng)賽p-n結(jié)空間電荷區(qū)及能帶圖課件

本章內(nèi)容提要p-n結(jié)及其能帶圖p-n結(jié)伏安特性p-n結(jié)電容p-n結(jié)擊穿p-n結(jié)隧道效應(yīng)第6章pn結(jié)同一種半導(dǎo)體材料n、p型樣品接觸

p-n

結(jié)電流電壓特性電容效應(yīng)擊穿特性晶體管、集成電路的心臟意義理想p-n

結(jié)的

J-V

曲線p-n結(jié)定義：p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合的交界面?；窘Y(jié)構(gòu)示意圖緩變結(jié)：從一區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域雜質(zhì)濃度是逐漸變化的（擴(kuò)散法）突變結(jié)雜質(zhì)分布(合金結(jié)、高表面濃度的淺擴(kuò)散結(jié))緩變結(jié)雜質(zhì)分布（低表面濃度的深擴(kuò)散結(jié)）突變結(jié)：p、n區(qū)雜質(zhì)均勻分布，兩側(cè)雜質(zhì)類型及濃度突然變化（合金法或離子注入法）(一)合金法合金法制造pn結(jié)的過程把一小粒鋁放在一塊n型單晶Si片上，加熱到一定的溫度，形成Al-Si的熔融體，然后降低溫度，熔融體開始凝固，在n型Si片上形成一含有高濃度的p型Si薄層，它與n型Si襯底的交界面處即為pn結(jié)(Al-Si合金結(jié))。如下圖所示。在n型單晶Si片上，通過氧化、光刻、擴(kuò)散等工藝制得的pn結(jié)。其雜質(zhì)分布由擴(kuò)散過程及雜質(zhì)補(bǔ)償決定。如下圖所示。(二)擴(kuò)散法擴(kuò)散法制造pn結(jié)的過程電場(chǎng)電位分布能帶圖雜質(zhì)分布突變p-n結(jié)線性緩變p-n結(jié)多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡6.1p-n結(jié)空間電荷區(qū)及能帶圖1.空間電荷區(qū)濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)建電場(chǎng)促使少子漂移阻止多子擴(kuò)散形成擴(kuò)散電流并增加空間電荷區(qū)的寬度平衡時(shí)平衡p-n結(jié)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)形成漂移電流并減小空間電荷區(qū)的寬度空間電荷區(qū)的寬度也達(dá)到穩(wěn)定，電流為零內(nèi)建電場(chǎng)：

空間電荷區(qū)中的正、負(fù)電荷間產(chǎn)生的電場(chǎng)，其方向由n區(qū)指向p區(qū)。平衡p-n結(jié)：

載流子在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)相抵時(shí)，所達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡（p-n結(jié)的凈電流為零）。

++++++------空間電荷區(qū)內(nèi)建電場(chǎng)空間電荷2.p-n結(jié)能帶圖平衡p-n結(jié)的能帶圖n區(qū)費(fèi)米能級(jí)高p區(qū)費(fèi)米能級(jí)低電子空穴EFn下移EFp上移統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)內(nèi)建電場(chǎng)整個(gè)能帶移動(dòng)3.p-n結(jié)接觸電勢(shì)差內(nèi)建電場(chǎng)導(dǎo)致的電勢(shì)降落VD的影響因素兩式相除并取對(duì)數(shù)：在非簡并情況下近似有n區(qū)電子平衡濃度：p區(qū)電子平衡濃度：VD與ND、NA、T、材料(ni