第6章-1_清华大学半导体物理与器件.pdf

第六章 同质pn结 同质—— 同种半导体材料 pn结的形成：合金、扩散、离子注入等 合金 扩散 离子注入 1 杂质分布（剖面） x ——结深，n 区p 区交界处（如何定义交界？） j 2 p型 n型 几个需要搞清楚的问题： 1、pn结中载流子的分布是怎样的？ 2、pn结中的电场是怎样的？ 3、电势分布（能带图）是怎样的情况？ 4、pn结中的电流是由哪些过程形成的？ 3 §6.1 热平衡条件下的pn结 E E Cp Cn 一. 空间电荷区和内建电场 EFn E 一块n 型半导体，一块p 型 EFp E Vp Vn 半导体，各自为电中性。 将它们紧密接触，由于EF （载流子浓度）不等引起： 电子由n 区→p 区。进入p 区后，一边继续扩散，一边 与p 区的空穴复合; 空穴由p 区→n 区。进入n 区后，一边继续扩散，一边 与n 区的电子复合。 载流子浓度不等 扩散流 4 扩散造成界面附近一定范围内：n 区电离施主得不到中 和，带正电，并随扩散而展宽；p 区电离受主得不到中 和，带负电，并随扩散而展宽。 电离施主、电离受主所带的电荷称为空间电荷。 载流子扩散→空间电荷→内建电场→漂移流。 热平衡： 扩散流= 漂移流。 pn 结中无净电流，p 区和n 区有 统一的EF。 电子和空穴形成的电流分别为零？ 5 空间电荷所在区域称为空间电荷区（过渡区，耗尽区）。 xD 为空间电荷区宽度。 空间电荷区内： 正电荷= 负电荷 电场由n 区指向p 区 n 区相对p 区电势升高V D V 称为接触电势差 D 空间电荷区外：电荷ρ= 0 ，电场E = 0 6 二. 空间电荷区中电场，电势分布及pn 结能带图 在空间电荷区内求解泊松方程，一维： d 2 V ( x ) ρ( x ) − (6.1) dx 2 ε ε