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2.3Pn結(jié)----UI推導(dǎo)目的:通過(guò)對(duì)PN結(jié)電流—電壓關(guān)系的定量分析,得到描述pn結(jié)I—U特性曲線的方程。一、基本假設(shè)(1)“小注入條件”,即在正向電壓下,注入到對(duì)方的少子,比該區(qū)平衡態(tài)下的多子少得多。(3)不考慮耗盡層中載流子產(chǎn)生和復(fù)合,因此電子和空穴電流在流過(guò)耗盡層過(guò)程中保持不變。(4)在有外加電壓作用的情況下,耗盡層邊界處載流子濃度分布滿足玻耳茲曼分布。(2)耗盡層近似:空間電荷區(qū)中,載流子全部耗盡,空間電荷區(qū)是個(gè)高阻區(qū),外加電壓全部降落在結(jié)上,在空間電荷區(qū)以外區(qū)域,少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)為復(fù)合與擴(kuò)散。PNABAPNBAPNB(a)平衡態(tài)(c)加反向電壓(b)加正向電壓由假設(shè)(3)得:流過(guò)的空穴流與流過(guò)
的空穴流一樣;流過(guò)的電子流與流過(guò)
的電子流一樣;二、少子注入濃度與外加電壓的關(guān)系處有空穴增加,量為PNABPN處有電子增加,量為PNABPNP區(qū):同理N區(qū):這說(shuō)明平衡態(tài)下耗盡層兩邊邊界處載流子的濃度分布服從玻耳茲曼分布。平衡態(tài)下:根據(jù)假設(shè)(4),外加正向電壓U后,pn結(jié)處于非平衡態(tài),耗盡層兩邊邊界處載流子濃度分布仍服從玻耳茲曼分布。平衡態(tài):非平衡態(tài):小注入條件下:PNP區(qū)邊界處電子濃度與外加電壓的關(guān)系:同理N區(qū)邊界處空穴濃度與外加電壓的關(guān)系:則非平衡態(tài)下P區(qū)邊界處電子濃度增量:非平衡態(tài)下N區(qū)邊界處空穴濃度增量:PN非平衡態(tài)下耗盡層邊界處載流子濃度增量:三、少子的復(fù)合與擴(kuò)散進(jìn)入P區(qū)、N區(qū)的非平衡載流子的數(shù)目將因復(fù)合隨時(shí)間減少,直至消失。(1)少子的復(fù)合PN
以N區(qū)空穴為例,設(shè)單位時(shí)間單位體積復(fù)合掉的非平衡載流子數(shù)為,它與載流子濃度成正比。它反映非平衡少數(shù)載流子因復(fù)合消失的快慢。其大小直接影響半導(dǎo)體器件的性能。(2)少子的擴(kuò)散以N區(qū)空穴為例,坐標(biāo)原點(diǎn)取在N區(qū)空間電荷區(qū)的邊界處,注入少子量不變時(shí),少子邊擴(kuò)散邊復(fù)合,最終形成一個(gè)不隨時(shí)間變化的少子空間分布。PN目標(biāo):求分布,即少子隨x的分布求分布依據(jù):定態(tài)時(shí),少子分布的空間中,任一小區(qū)域內(nèi)少子的累積量等于少子的消耗量。PN假設(shè)N型區(qū)足夠長(zhǎng),則PNPN(4)擴(kuò)散電流(平移縱坐標(biāo))PN同理得P區(qū)少子電子在處的電子擴(kuò)散電流:PN四、PN結(jié)的
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