半导体器件第2章答案.ppt

画出单边突变结pn+在下列情况下的能带图、空间电荷区、电场分布：（a）热平衡 （b）正偏 （c）反偏 ;表面效应—表面离子电荷 耗尽层内载流子的产生和复合 大注入 串联电阻效应 大的反向电场，结的击穿;实际Si二极管的电流-电压特性;杂质浓度及杂质分布对击穿电压的影响 耐高压选低掺杂的高阻材料做衬底，或深结。 外延层厚度对击穿电压的影响 外延层厚度必须大于结深和势垒宽度xmB 棱角电场对雪崩击穿电压的影响 用平面工艺制造而成的PN结，侧壁部分电场强度更大，击穿首先发生在这个部位。PN结实际的击穿电压比平面部分的计算值低。 表面状况及工艺因素对反向击穿电压的影响 温度对雪崩击穿电压的影响 雪崩击穿电压随温度升高而增大，温度系数是正的。;势垒电容：势垒区的电荷量也就随外加电压变化而变化。这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电效应。 扩散电容：扩散区积累的过剩载流子随外加电压变化的同时，空间电荷区两侧的扩散区电荷也有变化。扩散区是中性的，积累过剩少子的同时，在同一区也必然积累等量的过剩多子。所以，扩散电容的正负电荷应理解为空间同一位置上价带里的空穴和导带中的电子。 PN结开关速度决定因素： 少子寿命?p ? 正向注入电流If ? 反向抽取电流Ir ? 由于If 、Ir常受到电路中其他条件的限制，所以，减小载流子寿命比较可行，通常通过掺金工艺实现。 ;由于;由于;六、根据 和 ,证明：;七、在线性缓变结中，杂质分布为： ，证明耗尽层的宽度为;对式 再积分一次得;八、分析pin二极管的工作原理，i区代表本征区。 工作原理：利用高阻i区在正、反偏压下对p-i结和i-n结注入载流子的存储和扫出的电阻变化。跟pn结的工作原理类似。 正偏时，p区、n区分别有大量的空穴、电子注入到i区，在一定的浓度梯度下，相对向i区中心扩散，同时不断复合。当单位时间注入的电子空穴数和复合数相等时，电子、空穴达到稳态分布。由于i区电中性的要求，电子和空穴分布相同。注入的电子、空穴产生电导调制效应，使i区电导增加，i区呈现低???抗。pin管处于导通。 反偏时，i区电阻率很高，随着反偏压不断升高，i区耗尽层宽度不断变大，最终使i层穿通，i区为高阻区。pin管处于关态。 Pin管作为微波开关管的原理：随着信号频率提高，载流子的注入和扫出跟不上信号的变化。正半周时，由于时间短暂，p、n区的载流子来不及注入到整个i层，二极管未能完全导通；负半周时，又来不及复合和扫出，使之不能完全截止。因此，微波信号本身对pin管的作用很弱。 根据上述分析，通过外加偏压就能控制管子的工作状态。如通过加正偏压，即使是微波信号的负半周，仍能保持导通状态。