2.2 加偏压 P-N 结.pdf

2.2 加偏压的PN结 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 在PN结上施加偏置电压时，PN结处于非平衡状态。 本节主要讨论的是非平衡PN结的能带图、少子 浓度分布，并推导空间电荷区内及其边界的少子浓 度表达式。 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han PN结上加上偏置电压之后，PN结的热平衡将被 破坏，半导体中将有电流流过。 空间电荷区的电阻远远大于中性区的电阻，因 此认为外加电压都落在空间电荷区。 半导体中电流的大小强烈决定于PN结外加偏压 的极性。 P 区接电源正极为正向偏置，P 区接电源负极为 反向偏置。 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 一、加偏压的PN结的能带图 1、平衡PN结的能带图 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han （a）热平衡，耗尽层宽度为 W 图2.5 单边突变结的能带图 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 2 、正偏PN结能带图 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han W W （b）加正向电压，耗尽层宽度 图2.5 单边突变结的能带图 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 少子扩散区—— 空间电荷区两侧中性区里一到几 个扩散长度的区域内注入少子以扩散方式运动， 这个区域称为少子扩散区，简称为扩散区。 空穴扩散区——在空间电荷区N侧空穴准费米能 级变化的区域，称为空穴扩散区。 电子扩散区——在空间电荷区P侧电子准费米能 级变化的区域，称为电子扩散区。 L －空穴扩散长度 L －电子扩散长度 p n 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 正向注入：正偏压使PN结N 区多子电子从N 区向 P 区扩散，使P 区多子空穴从P 区向N 区扩散（这 些载流子在进入对方区域之后成为对方区域中 的少子）这种现象称为少子的正向注入。 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han 3、反偏PN结的能带图 半导体器件物理 © Dr. B. Li J. Han W ′ 能量 E q V(ψ + ) （） 0 R I R P N qV R V − R + c （） （c）加反向电压，耗尽层宽度