半導(dǎo)體pn結(jié)ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-12 12:41本頁(yè)面
【正文】 20222 30 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 如果外加電壓使 PN結(jié)中： P區(qū)的電位高于 N區(qū)的電位，稱為加 正向電壓 ，簡(jiǎn)稱 正偏 ； PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，若外加電壓使電流從 P區(qū)流到 N區(qū)， PN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱 耗盡層 。 P( a )N P( b )N空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)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(guò)程 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)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。用 P+N或 PN+表示 (+號(hào)表示重?fù)诫s區(qū) )。 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) 。 空間電荷區(qū)無(wú)載流子停留，故曰 耗盡層 ，又叫 阻擋層 或勢(shì)壘層 。 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(chǎng)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(guò)界面的凈載流子數(shù)為零。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(chǎng)不斷增強(qiáng)，于是漂移運(yùn)動(dòng)隨之增強(qiáng)。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。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(guò)程 : 167。 ? 電子 電場(chǎng)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)。 電流 I 。 ? 兩種載流子 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向一致。 負(fù)離子 多數(shù)載流子 少數(shù)載流子 正離子 多數(shù)載流子 少數(shù)載流子 N 型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 西安電子科技大學(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 。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子 。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 18 +3 +4 +4 +4 +4 +4 硼 原子 空穴 空穴數(shù) 電子數(shù) 空穴 — 多子 電子 — 少子 載流子數(shù) ? 空穴數(shù) 受主 離子 原子P型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體中 ?空穴是多數(shù)載流子 ，主要由摻雜形成； ?電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為 負(fù)離子 。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 17 (2) P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等， 晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代， 形成了 P型半導(dǎo)體 ， 也稱為 空穴型半導(dǎo)體 。 摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為 正離子 ，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為 施主雜質(zhì) 。 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周?chē)膫€(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易 被激發(fā)而成為 自由電子。 摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。 總結(jié) 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 14 雜質(zhì)半導(dǎo)體 1）本征半導(dǎo)體缺點(diǎn)？ (1)電子濃度 =空穴濃度； (2)載流子少，導(dǎo)電性差，溫度穩(wěn)定性差！ 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量 元素作為 雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。 常溫下。 漂移：
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