右图表示断裂式接面热平衡下的空乏区空间电荷分布与电场分布图.ppt

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右图表示断裂式接面热平衡下的空乏区空间电荷分布与电场分布图

* Fuh-cheng Jong 第貳章二極體 Reference Book: Microelectronic Circuits by Adel S.Sedra and Kenneth C. Smith Microelectronics by Jacob Millman Semiconductor Devices Physics and Technology by S. M. Sze p-n 接面觀念 空乏區(Depletion Region,Space Region,Transition Region): 當p型半導體與n 型半導體相接合時,n型半導體多的游走電子會往p型半導體方向 漂移,並與p型半導體內游走的電洞結合,而形成電中性。於是靠近接面處的n 型 與p型的半導體失去這些可以自由運動的電子或電洞,成為帶有電荷的離子團,稱 為未被遮避的電荷,或者是空乏區! 空乏區的電荷密度與接面的分佈圖常與佈植的雜質濃度分佈相關,常見的有步階 式或線性分佈等! 這段區域的寬度只有零點幾個微米,在今天的深次微米的現在,寬度可能會更窄 !此外,以前貝爾實驗室的奧爾就發現了這段區域的光電現象(雖然效率很差), 不過他的發現被應用到了今天,就是所謂的太陽電池。 空乏區寬度的建立: 由於p ≈ Na,n ≈ Nd,對於透過Poisson equation,可以寫出下列的方程式: ? ,而且E 。 dx x x ò = 0 e r e r - = ? V 2 e r - = ? ? 2 2 X V p-n 接面觀念 hole electron donor accept p type n type space region junction charge density - + - + electric field E electric potential V V=0 Vo 幾個不同型態的p-n接面 斷裂式接面:右圖表示斷裂式接面熱平衡下的空 乏區空間電荷分佈與電場分佈圖。 利用卜松方程式 ▽2V= ∴ ▽2V= -Xp≦X<0 ▽2V= 0≦X≦Xn ∵ NAXP=NDXn (空間中的正負電荷必須相等) 整個空乏區的寬度W=Xp+Xn -Xp≦X<0 0<X≦Xn X=0 + X - -xp xn ND NA W -Em X area=Vbi 空乏區 p型 中性區 n型 中性區 ? W= √ 2eSVbi NA+ND q NAND -r e -qNA eS -qND eS ( ) ( ) ( ) ( ) S A S D m n S D S D m S p A x qN x qN E x x qN x qN E X E x x qN dx d X E e e e e e f = = - = + - = + - = - = -xp xn 2eS(Vbi+VX) q NA 幾個不同型態的p-n接面 單邊斷裂式接面:右圖表示單邊斷裂式接面熱平

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