pn結(jié)原理及制備工藝(ppt38頁(yè))(編輯修改稿)
2025-03-30 22:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(jué)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(shuō)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(chǎng)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(huì)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(chǎng)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(chǎng)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(huì)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(chǎng)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(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致?lián)舸?。原因是電?chǎng)強(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(huì)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(huì)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)。一種是多子克服電場(chǎng)的阻力的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；另一種是少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，只有當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度和內(nèi)建電場(chǎng)才能相對(duì)穩(wěn)定。由于兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向相反，因而在無(wú)外電場(chǎng)或其他因素激勵(lì)時(shí)， PN結(jié)中無(wú)宏觀電流。 一、 PN結(jié) 正向偏置 在外電場(chǎng)作用下，多子將向ＰＮ結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，有利于多子的擴(kuò)散而不利于少子的漂移，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起主要作用。結(jié)果，Ｐ區(qū)的 多子空穴 將源源不斷的 流向Ｎ區(qū) ，而Ｎ區(qū)的 多子自由電子 亦不斷 流向Ｐ區(qū) ，這兩股載流子的流動(dòng)就形成了 ＰＮ結(jié)的正向電流 。 PN結(jié)外加 正向電壓 （ P區(qū)接電源的正極， N區(qū)接電源的負(fù)極，或 P區(qū)的電位高于 N區(qū)電位），稱(chēng)為 正向偏置 ，簡(jiǎn)稱(chēng) 正偏 。 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 二、 PN結(jié) 反向偏置 在外電場(chǎng)作用下，多子將背離ＰＮ結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使 空間電荷區(qū)變寬 ，內(nèi)電場(chǎng)被增強(qiáng)， 有利于少子的漂移 而 不利于多子的擴(kuò)散 ，漂移運(yùn)動(dòng)起主要作用。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反，稱(chēng)為反向電流。 因少子濃度很低， 反向電流遠(yuǎn)小于正向電流 。 ?當(dāng)溫度一定時(shí)，少子濃度一定，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱(chēng)為 反向飽和電流 。 PN結(jié)外加 反向電壓 （ P區(qū)接電源的負(fù)極， N區(qū)接電源的正極，或 P區(qū)的電位低于 N區(qū)電位），稱(chēng)為 反向偏置 ，簡(jiǎn)稱(chēng) 反偏 。 PN結(jié) 正偏時(shí)呈導(dǎo)通 狀態(tài)，正向電阻很小，正向電流很大； PN結(jié) 反偏時(shí)呈截止 狀態(tài)，反向電阻很大，反向電流很小。 —— PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 在一個(gè) PN結(jié)的兩端 ， 各引一根電極引線 ，并用外殼封裝起來(lái)就構(gòu)成了 半導(dǎo)體二極管 ，（或稱(chēng)晶體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)二極管。 由 P區(qū)引出 的電極稱(chēng)為 陽(yáng)極 （正極） 由 N區(qū)引出 的電極稱(chēng)為 陰極 （負(fù)極） 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 UF IF 0 UR IR 0 反 向 電 擊 穿 區(qū) (1) 正向特性 (2) 反向特性 半導(dǎo)體二極管的伏安特性 工藝流程圖 晶片準(zhǔn)備 平面工藝 封裝測(cè)試 （ 0）準(zhǔn)備 準(zhǔn)備： 制備單晶硅片（平整、無(wú)缺陷） 涉及到知識(shí)：?jiǎn)尉ЬL(zhǎng)、 晶圓切、磨、拋。 （ 在形成單晶的過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)行了均勻的硼摻雜） 硅片表面的化學(xué)清洗 涉及到知識(shí)：去除硅片表面雜質(zhì)的方法及化學(xué)原理 （有
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