PDF《问题：1. 什么是本征半导体？本征激》

2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

20 问题:1.

什么是本征半导体?本征激 发?复合?半导体导电与导体导电的区 别? 问题: 2. 什么是 杂质半导体?杂质半导 体的类型?多子和少子各是什么? 问题: 3. 说出载流子在半导体中的运动 形式? 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

21 1.2 PN结与晶体二极管 在同一片半导体基片上,分别制造P型半导体和N型半导 体,经过载流子的扩散,在它们的交界面处就形成了PN 结. 1.2.1 PN结的动态平衡过程和接触电位差 P型区到N型区的过渡带两边的自由电子和空穴浓度相差很 大,在浓度差下形成扩散运动,在过渡区域产生强烈的复合作 用使自由电子和空穴基本消失,在过渡带中产生一个空间电荷 区(耗尽区),扩散运动使过渡带内失去了电中性,产生电位 差和电场,分别称为接触电位差和内建电场,内建电场由N区指 向P区阻碍多子的扩散运动,却促进过渡带中少子的漂移运动, 漂移运动中和过渡区中的电荷从而削弱内建电场,随着扩 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

22 散运动和漂移运动的进行,最后达到一个平衡状态,即内建电 场的强度恰好使扩散运动和漂移运动的速度相等,这种平衡称 为动态平衡,这时过渡带中的接触电位差,内建电场强度,空 间电荷区宽度均处于稳定值,这时我们认为PN结已经形成,并把P、N的过渡带称为PN结,PN结的宽度为空间电荷区的宽 度. PN结的接触电位差: p n T n p T n n V p p V V ln ln = = φ

2 2 ln ln i A D T i n p T n N N V n n p V V ≈ = φ T=300K 时,锗的Vφ≈0.2~0.3V,硅的Vφ≈0.6~0.8V 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

23 P型半导体区 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - N型半导体区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内建电场E 漂移运动 扩散的结果是使空 间电荷区逐渐加宽 内电场越强,就使漂移 运动越强,而漂移使空 间电荷区变薄. 空间电荷区, 也称耗尽层. 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

24 漂移运动 P型半导体区 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - N型半导体区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内建电场E 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡,相当于两 个区之间没有电荷运动,空间电荷区的厚度固定不变. 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

25 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间 电荷区 N型区 P型区 V0 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

26 1.2.2 PN结和晶体二极管的伏安特性与小信号等效模型 在PN结上加欧姆接触电极引出管脚便构成晶体二极管 欧姆接触:通过隧道效应,消除金属半导体势垒的接触方式 1.2.2.1 单向导电性 PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是: P区加正、N 区加负电压. PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是: P区加负、N 区加正电压. 概念:正向偏置形成电流较大,反向偏置形成电流很小. 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

27 二极管基本结构: PN 结加上管壳和引线,就成为半导体二极管. 引线 外壳 触丝线 基片 点接触型 面接触型 P N 二极管的电路符号: 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室

28 - - - - + + + + R E PN 结正向偏置: 内电场 外电场 变薄 P N + _ 内电场被削弱,多子的 扩散加强能够形成较大 的扩散电流. 2005-4-8 北京航空航天大学202教研室