半导体物理学 - 4.ppt

第四章 平衡和偏置状态下的PN 结特性PN Junction atEquilibrium and Under Biasing PN 结基本的概念Basic PN Junction Concepts PN 的能带图Band Diagram of Junction 耗尽近似The Depletion Approximation 接触势 Contact Potential PN 结的偏置The Biasing of a Junction PN 结施加正偏时，接触电势减小，耗尽区减薄；施加反偏时，接触电势增大耗尽区加厚。 耗尽区厚度与电压的关系Depletion Layer Thickness Versus Voltage 过渡区电容Transition-Region Capacitance 各种不同剖面的 PN 结Junctions Having Various Profile 不对称突变结Asymmetric Step Junction 线性缓变结Linearly Graded Junction 扩散结Diffused Junction 余误差分布 高斯分布 Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing 大多数双极型集成电路都采用 P 型硅衬底，其上生长 N 型外延层作为起始材料。 硅衬底和外延层之间形成的 PN 结就是不对称突变结的最好例子。 Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing 一般， P 型硅衬底材料的电阻率为 10 欧姆 - 厘米，通过汽相外延生长的 N 型外延层电阻率为 0.5 欧姆-厘米。 下图为平衡状态下不对称突变结的示意。 Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing 电中性 N 区 ND=1018/cm3 电中性 P 区 NA=1016/cm3 冶金结位置 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Xn ρ qND x 0 N P -qNA Xn Xp X Xp Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing ρ qND x 0 -qNA Xn Em E -Xn x 0 Xp Xp X Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junction at Equilibrium and Under Biasing Em E x Δψ 0 ψ -Xn x 0 Xp Semiconductor Physics Chapter 4 PN Junc