半導(dǎo)體pn結(jié)ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 12:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 20 4）雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用 I IP IN I = IP + IN N 型半導(dǎo)體 I ? IN P 型半導(dǎo)體 I ? IP 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 21 5）雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜 質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大 的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下 : T=300 K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度 : n = p = 1010/cm3 1 本征硅的原子濃度 : 1022/cm3 3 以上三個(gè)濃度基本上依次相差 106/cm3 。 2 摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度 : n=5 1016/cm3 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 22 ? 漂移運(yùn)動(dòng)：兩種載流子（電子和空穴）在電場的作用下產(chǎn)生的定向運(yùn)動(dòng)。 ? 兩種載流子 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向一致。 半導(dǎo)體載流子的運(yùn)動(dòng) 。 電流 I 。 . . 空穴 。 ? 電子 電場作用下的漂移運(yùn)動(dòng) 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 23 ? 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：由于載流子濃度的差異，而形成的載流子由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴(kuò)散，產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 空穴擴(kuò)散示意 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 24 PN結(jié)的形成 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì) ,分別形成 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程 : 167。 PN結(jié) 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 25 一．多數(shù)載流子的擴(kuò)散 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體有機(jī)地結(jié)合在一起時(shí)，因?yàn)?P區(qū)一側(cè)空穴多， N區(qū)一側(cè)電子多，所以在它們的界面處存在空穴和電子的 濃度差 。于是 P區(qū)中的空穴會(huì)向 N區(qū) 擴(kuò)散 ，并在 N區(qū)被電子復(fù)合。而 N區(qū)中的電子也會(huì)向 P區(qū)擴(kuò)散，并在 P區(qū)被空穴復(fù)合。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的不斷進(jìn)行，界面兩側(cè)顯露出的正、負(fù)離子逐漸增多， 空間電荷區(qū) 展寬，使內(nèi)電場不斷增強(qiáng)，于是漂移運(yùn)動(dòng)隨之增強(qiáng)。 P( a )N P( b )N空間電荷區(qū)內(nèi)電場UB二．少數(shù)載流子的漂移 在內(nèi)電場的作用下， P區(qū)中的少子自由電子向 N區(qū)漂移，而 N區(qū)中的少子空穴向 P區(qū)飄移，使內(nèi)電場削弱。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 26 三．?dāng)U散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡 當(dāng)內(nèi)電場達(dá)到一定值時(shí)，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少子的漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡 時(shí)，這時(shí)，雖然擴(kuò)散和漂移仍在不斷進(jìn)行，但通過界面的凈載流子數(shù)為零。 空間電荷區(qū)不再變化 ，這個(gè)空間電荷區(qū)，就 稱為 PN結(jié) 。 空間電荷區(qū)無載流子停留，故曰 耗盡層 ，又叫 阻擋層 或勢壘層 。無外電場作用時(shí)， PN結(jié)內(nèi)部雖有載流子運(yùn)動(dòng)，但無定向電流形成。 實(shí)際中，如果 P區(qū)和 N區(qū)的摻雜濃度相同，則耗盡區(qū)相對(duì)界面對(duì)稱，稱為 對(duì)稱結(jié) 。如果一邊摻雜濃度大 (重?fù)诫s )，一邊摻雜濃度小 (輕摻雜 )，則稱為 不對(duì)稱結(jié) 。用 P+N或 PN+表示 (+號(hào)表示重?fù)诫s區(qū) )。這時(shí)耗盡區(qū)主要伸向輕摻雜區(qū)一邊。 P( a )N P( b )N空間電荷區(qū)內(nèi)電場UBNP ＋耗盡區(qū)( a )P N ＋耗盡區(qū)( b )西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 27 PN結(jié)的形成過程 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì) ,分別形成 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程 : 因濃度差 ? 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ?由 雜質(zhì)離子 形成空間電荷區(qū) ? 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
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