项目六P-N结.pptx

项目六、 P-N结 材料工程系 目录 山西机电职业技术学院 学习目标 山西机电职业技术学院 1、理解P-N结的形成机理 2、掌握P-N结的制备 3、了解P-N结的能带结构 4、掌握P-N结的特性 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 将一p 型半导体和一 n 型半导体相接触，在交界面处就形成 p-n 结 每一侧都存在低浓度的少数型载流子，与多数载流子处于热平衡 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 P、N型两种半导体连接在一起。 N型半导体：电子是多数载流子，浓度高； P型半导体：电子是少数载流子，浓度低； 电子从高浓度向低浓度扩散。 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 多子扩散和少子漂移达到动态平衡 浓度差 促使少子漂移阻止多子扩散 多子的扩散运动 形成空间电荷区 形成内建电场 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 形成扩散电流 并增加空间电荷区的宽度 平衡时 平衡p-n结 多子的扩散运动 少子的漂移运动 形成漂移电流 并减小空间电荷区的宽度 空间电荷区的宽度也达到稳定，电流为零 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 P-N结电流电压特性： PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 6.1 P-N结的形成 山西机电职业技术学院 6.2 P-N结的制备 山西机电职业技术学院 1.合金法 合金法制造P-N结如图所示，把一小颗铝（或铟）球放在一块N型单晶硅（或锗）片上，加热到一定温度，形成铝硅的熔（或铟锗）融体，然后降低温度，熔融体开始凝固，在N型硅（或锗）片上形成一含有高浓度铝（或铟）的P型硅（或锗）薄层，它和N型硅（或锗）衬底的交界面即为P-N结。 突变的结 真空 6.2 P-N结的制备 山西机电职业技术学院 2.扩散法 扩散法制造P-N结，如图所示在N型硅单晶上，生长一层SiO2，通过光刻、扩散将P型杂质扩散入N型硅单晶中，形成P-N结，也称为扩散结。 常用扩散工艺：液态源扩散、片状源扩散、固-固扩散、双温区锑扩散。 6.2 P-N结的制备 山西机电职业技术学院 3.离子注入法 离子注入法是比合金法和扩散法都要新的掺杂技术，如图所示，把杂质元素，如硼、磷等，经过离子化后成为掺杂离子，通过电场对离子进行加速，利用磁场使其运动方向改变，这样就可以控制离子以一定的能量进入半导体内部，达到掺杂的目的，经过退火就形成了P-N结。 6.2 P-N结的制备 山西机电职业技术学院 4.薄膜法 物理气相沉积 （PVD） 化学气相沉积 （CVD） 常压CVD、低压CVD、 金属有机物CVD、 等离子体CVD、 光CVD、热丝CVD 真空蒸发 Evaperation 溅射 Sputtering 离子镀 Ion plating 6.3 P-N结的能带结构 山西机电职业技术学院 n 区和 p 区费米能级高低不同，在交界处形成一定的接触电势差，p 区相对于 n 区具有负电势 –VD，则 p区电子静电势比 n 区提高 eVD，填补了原来费米能级的差别 使两侧的费米能级拉平 6.3 P-N结的能带结构 山西机电职业技术学院 n区 费米能级高 p区 费米能级低 电子 空穴 EFn下移 EFp上移 统一的费米能级 内建电场 整个能带移动 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院 6.4 P-N结的特性 山西机电职业技术学院