pn结(白底).ppt

第一章p-n结第一章p—n结§1.1p—n结的形成及平衡状态

1、p-n结的形成与杂质分布
2、p-n结空间电荷区
3、p-n结的能带图
4、平衡p-n结势垒区电场
5、平衡p-n结势垒高度
6、平衡p-n结的载流子浓度分布半导体二极管的结构类型(c)平面型二极管的结构示意图实际的p-n结结构p-n结的形成过程最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。P型半导体和N型半导体结合面以及离子薄层形成的空间电荷区称为p-n结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。制作p-n结的方法主要有合金法、扩散法、离子注入法及外延法。
由于获得p-n结的手段不同，其内部杂质分布也各不相同。
用合金法制得的p-n结，在p型区和n型区内部的杂质分布均匀，而在交界面处杂质类型突变，故合金结又可称为突变结。若其中一侧的杂质浓度比另一侧杂质浓度高两个数量级以上，又称之为单边突变结。
用扩散法制得的p-n结，扩散杂质浓度由表面向内部沿扩散方向逐渐减小，在结附近杂质浓度是渐变的，故称其为缓变结。若结附近杂质浓度作线性变化，其杂质浓度梯度是常数，称作线性缓变结。
在冶金结处，净杂质浓度为零。10P3.平衡p-n结的能带：(没有外加偏压)4.平衡p-n结势垒区的电场5.平衡p-n结的势垒高度6、平衡p-n结的载流子浓度分布16一、正向p-n结
1正向p-n结的势垒和正向注入效应
2准费米能级的变化规律
3正向p-n结势垒边界处少子浓度
4正向p-n结电流-电压公式
非平衡少子浓度分布公式
电流成分的转换
正向电流公式
正向阈值电压
关于正向电流公式的讨论
理论与实验结果的偏离
势垒复合电流
大注入效应
p-n结直流特性的理论分析二、反向p-n结
1反向p-n结的能带与势垒
2p-n结的反向抽取作用与准费米能级
3反向p-n结边界少子浓度及两侧少子浓度分布
4p-n结的反向扩散电流
5势垒产生电流
6表面漏电流
三、温度对p-n结电流、电压的影响
1对反向饱和电流的影响
2对势垒产生电流的影响
3对正向电流的影响
4对p-n结电压的影响p-n结的单向导电性正向偏置的p-n结p-n结加正向电压时的导电情况1正向p-n结的势垒和正向注入效应2准费米能级的变化规律3正向p-n结势垒边界处少子浓度qVD决定了势垒区两侧同型载流子边界平衡浓度之比
外加qV决定了在此基础上的比值变化
q(VD-V)——正向时的势垒高度，决定了两侧浓度之比，即势垒高度限制了“能够越过势垒”的载流子的数量4正向p-n结电流-电压公式4正向p-n结电流-电压公式正向p-n结载流子浓度分布正向p-n结电流成分转换正向p-n结中电流成分的转换即少子扩散电流转换为多子复合电流的过程
通过p-n结的总电流是恒定的，但各处的电流成分不同
势垒区：两种电流成分，均保持不变（近似），注入的电子电流和空穴电流
扩散区：两种电流成分，相互转换，少子扩散电流转换为多子复合电流
中性区：一种电流成分，多子电流，包括注入电流和复合电流正向p-n结电流密度正向阈值电压关于正向电流公式的讨论34势垒复合电流势垒复合电流势垒复合电流n1，p1假设费米能级与复合中心能级重合时，导带电子和价带空穴的浓度扩散区复合对一Sip+-n结以扩散电流为主时，成exp(qV/kT)关系
以复合电流为主时，成exp(qV/2kT)p-n结的大注入效应空穴扩散与漂移平衡电流与电压关系：两者区别：
1、自建电场的分压
2、扩散和漂移叠加
3、大注入掩盖了多子p-n结直流特性的理论分析双曲余切函数图像二、反向p-n结p-n结加反向电压时的导电情况p-n结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；p-n结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：p-n结具有单向导电性。1反向p-n结的能带与势垒2p-n结的反向抽取作用与准费米能级3反向p-n结边界少子浓度及两侧少子浓度分布4p-n结的反向扩散电流（反向饱和电流）4p-n结的反向扩散电流5势垒产生电流正向时，势垒区和扩散区形成复合电流，
反向时，形成势垒产生电流。
势垒产生电流IG正比于ni，扩散电流ID正比于ni2，
ni越小，IG相对ID越大
室温下，硅结以IG为主，锗结以IRD为主
锗结ni较大，故其I-V特性饱和，而硅结不饱和
随温度升高，ni增大，故反向饱和电流（扩散电流）随温度升高而增加更快6表面漏电流6表面漏电流三、温度对p-n结电流、电压的影响1温度对p-n结反向饱和电流的影响2温度对p-n结势垒产生电流的影响3温度对p-n结正向电流的影响4温度对p-n结电压的影响随温度升高：1电压不变，正向电流IF增大；
2反向电流增大（产生电流、反向饱和电流）；
3电流不变，结电压减小。§1.3p-n结空间电荷区和势垒电容
一、p-n结空间电荷区的电场和电位