n結(jié)原理及制備工藝(編輯修改稿)
2025-06-03 18:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡 ， 交界面形成穩(wěn)定的 空間電荷區(qū) ，即 ＰＮ結(jié) P區(qū) N區(qū) pn結(jié)的形成 形成 PN結(jié)的原理 ? PN結(jié) 及其形成過程 ? 在雜質(zhì) 半導(dǎo)體 中， 正負(fù)電荷數(shù)是相等的，它們的作用相互抵消，因此保持電中性。 ? 載流子的濃度差產(chǎn)生的多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ? 在 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體結(jié)合后，在它們的交界處就出現(xiàn)了 電子 和空穴的濃度差， N型區(qū)內(nèi)的電子很多而空穴很少， P型區(qū)內(nèi)的空穴而電子很少，這樣電子和空穴很多都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散，因此，有些電子要從 N型區(qū)向 P型區(qū)擴(kuò)散， 也有一些空穴要從 P型區(qū)向 N型區(qū)擴(kuò)散。 ? 電子和空穴的復(fù)合形成了空間電荷區(qū) ? 電子和空穴帶有相反的電荷，它們在擴(kuò)散過程中要產(chǎn)生復(fù)合（中和），結(jié)果使 P區(qū)和 N區(qū)中原來的電中性被破壞。 P區(qū)失去空穴留下帶負(fù)電的離子， N區(qū)失去電子留下帶正電的離子， 這些離子因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，它們不能移動(dòng)，因此稱為空間電荷，它們集中在 P區(qū)和 N區(qū)的交界面附近，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN結(jié)。 ? 空間電荷區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)電場 E又阻止多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ? 在空間電荷區(qū)后，由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)中形成一個(gè)電場，其方向從帶正電的 N區(qū)指向帶負(fù)電的 P區(qū)，由于該電場是由載流子擴(kuò)散后在半導(dǎo)體內(nèi)部形成的，故稱為內(nèi)電場。因?yàn)閮?nèi)電場的方向與電子的擴(kuò)散方向相同，與空穴的擴(kuò)散方向相反，所以它是阻止載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的。 ? 首先是空穴的產(chǎn)生。當(dāng)半導(dǎo)體內(nèi)摻入硼原子后，相當(dāng)于占據(jù)了一個(gè)硅原子（鍺原子）的位置，因?yàn)榕鹪幼钔鈱又挥?3個(gè)電子，當(dāng)這些電子與周圍硅原子（鍺原子）形成共價(jià)鍵的時(shí)候，自然就空出一個(gè)位置。因此，周圍的硅原子（鍺原子）的電子很容易就可以跑到空出的位置上，從而形成空穴。所謂空穴的移動(dòng)，其實(shí)是這些電子在移動(dòng)，方向相反，我覺得這一點(diǎn)和導(dǎo)體內(nèi)電流方向與自由電子移動(dòng)相反差不多。 ? 其次是 PN結(jié)正負(fù)電荷的產(chǎn)生。先要說明擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的區(qū)別。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)指的是由于濃度的差異而引起的運(yùn)動(dòng)；而漂移運(yùn)動(dòng)則是指在電場作用下載流子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)在 P型半導(dǎo)體部分區(qū)域摻入磷原子或在 N型半導(dǎo)體部分區(qū)域摻入硼原子之后，由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)電子和空穴會在交界處復(fù)合，磷原子失去電子變成正電荷，硼原子得到電子變成負(fù)電荷，形成內(nèi)部電場阻止多子的擴(kuò)散。 ? 當(dāng)加上正向電壓（正偏）且大于 ，在外電場的作用下，多子向PN結(jié)運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷得到空穴中和，正電荷得到電子中和，因而 PN結(jié)變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)較之前又會變強(qiáng)。同時(shí)，因?yàn)殡娫床粩嘌a(bǔ)充電子和空穴，使得多子的運(yùn)動(dòng)得以持續(xù)形成電流。 ? 當(dāng)加上反向電壓（反偏）時(shí)，與內(nèi)部電場方向一致，多子向 PN結(jié)反方向移動(dòng)使 PN結(jié)變寬，只有少子的漂移運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閿?shù)目很少，所以形成的反向電流近乎于 0，可認(rèn)為阻斷。要注意的是，若反向電壓過大，則會導(dǎo)致?lián)舸?。原因是電場?qiáng)制性地將電子拉出變成自由電子；而且當(dāng)反向電流很大時(shí)發(fā)熱也會很厲害，而半導(dǎo)體受溫度影響很大，當(dāng)溫度升高時(shí)導(dǎo)電性會急劇增加。 ? 綜上所述， PN結(jié)中存在著兩種載流子的運(yùn)動(dòng)。一種是多子
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