PN結(jié)的形成及特性課件

PN結(jié)的形成及特性2.2.1

PN結(jié)的形成PN結(jié)的形成條件兩種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體共居于同一塊半導(dǎo)體單晶中，在交界面上形成PN結(jié)

工藝簡介：（1）合金法2.2.1PN結(jié)的形成

（2）電形成法

（3）平面擴(kuò)散法（1）兩邊的濃度差引起載流子的擴(kuò)散運動（2）復(fù)合形成內(nèi)電場：阻擋擴(kuò)散，促使漂移（3）擴(kuò)散和漂移動態(tài)平衡：PN結(jié)（空間電荷區(qū)、耗盡層、勢壘區(qū)、阻擋層）PN結(jié)的形成過程2.2.1PN結(jié)的形成

因濃度差

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散

多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。平衡PN結(jié)中擴(kuò)散電流和漂移電流大小相等而方向相反，所以外觀PN結(jié)中沒有電流。多子的擴(kuò)散運動

由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

2.2.1PN結(jié)的形成

小結(jié)考慮外加電壓于PN結(jié)上，根據(jù)外加電壓的極性有兩種情況PN結(jié)加正向偏置電壓（正偏）：PN結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況2.2.2

PN結(jié)的單向?qū)щ娦酝饧与妷菏箖?nèi)電場減小以致

阻擋層變窄多子形成的擴(kuò)散電流增加漂移電流減小從電源正極有流入P區(qū)的正向電流P區(qū)接電源正極，或使P區(qū)的電位高于N區(qū)

2

PN結(jié)加反向偏置電壓（反偏）：2.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況

由于在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。N區(qū)接電源正極，或使得N區(qū)的電位高于P區(qū)外加電壓使內(nèi)電場增加以致

阻擋層加寬擴(kuò)散電流進(jìn)一步減小趨于零少子形成的漂移電流居支配地位從電源正極有流入N區(qū)的很小的反向電流

其中PN結(jié)的伏安特性IS——反向飽和電流VT——溫度的電壓當(dāng)量常溫下（T=300°K）3PN結(jié)V-I特性（伏安特性）表達(dá)式vD——PN結(jié)外加電壓2.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)正偏時，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻；PN結(jié)導(dǎo)通PN結(jié)反偏時，僅有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻。PN結(jié)截止∴PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?結(jié)論2.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。2.2.3

PN結(jié)的反向擊穿PN結(jié)的反向擊穿現(xiàn)象擊穿的物理本質(zhì)（1）雪崩擊穿：碰撞電離（2）齊納擊穿：場致激發(fā)（3）熱擊穿：PN結(jié)過熱

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆2.2.3PN結(jié)的反向擊穿

強(qiáng)電場將阻擋層內(nèi)中性原子的價電子直接變?yōu)樽杂呻娮庸β蕮p耗

PN結(jié)溫升高

本征激發(fā)加劇

反向電流更大

連鎖反應(yīng)反向電壓增加

少子漂移加快

動能增加

碰撞電離

連鎖反應(yīng)

勢壘電容示意圖電容是電荷在兩個極板間的積累效應(yīng)。外加電壓變化

勢壘層寬度變化

積累在勢壘層的電荷變化1、勢壘電容CB

：PN結(jié)內(nèi)載流子的復(fù)合相當(dāng)于電荷的積累，所以PN結(jié)呈現(xiàn)電容效應(yīng)正偏和反偏時都有CB。正向電壓越大，CB越大。2.2.4

PN結(jié)的電容效應(yīng)擴(kuò)散電容示意圖2、擴(kuò)散電容CD：載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域的擴(kuò)散，必須有濃度差，即P(N)區(qū)有電荷的積累。外加電壓變化

P(N)區(qū)濃度差變化正偏時才存在CD。正向電流越大，CD越大2.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)Cj=CB