PN结优质课件优质课件.ppt

二极管的发展史1874年Braun，发现了金属半导体接触时的电流传导的对称性(收音机早期试验的检波器)。1906年，Pickard给出了用硅制作的点接触检波器1907年，Pierce在半导体测向金属时，发现了二极管的整流特性。1935年硒整流器和硅点接触二极管用作收音机的检波器。金半接触的发展---1942年Bethe提出的热离子发射理论(电流是由电子向金属发射的过程决定的，而不是由漂移或者扩散过程决定)2.1p-n结及其空间电荷区pn结：是指采用某种技术在一块半导体材料内形成的共价键结合的p型区和n型区，在p型区和n型区的界面及其两侧载流子发生变化的区域称为pn结。pn结形成：1、离子注入或扩散2、化学气相沉积3、硅片直接健合等技术小结：突变p-n结的内建电场、内建电势和空间电荷层宽度在空间电荷区,采用耗尽层近似有d2ψ/dx2=-ρ(x)/ε≈-q(ND–NA)/ε,对–xP≤x≤0,d2ψ/dx2=qNA/ε,对0≤x≤xn,d2ψ/dx2=-qND/ε;利用耗尽层边界和外面电场为0的条件,得到耗尽层内的电场分布为E(x)=-dψ/dx=qNA(x+xP)/ε,(–xP≤x≤0),E(x)=-dψ/dx=qND(x-xn)/ε,(0≤x≤xn);则最大电场出现在x=0处:Em=(qNAxP)/ε=(qNDxn)/ε.由E(x)可求出内建电势为Vbi=qNA(xP)2/2ε+qND(xn)2/2ε=EmW/2.[例1]对硅突变p-n结,已知NA=1018cm-3,ND=1015cm-3.求出300K时的内建电势.

解:因为ni2=pP0·nP0=NAnn0exp(-qVbi/kT)=NANDexp(-qVbi/kT),则Vbi=(kT/q)ln(NAND/ni2)=0.0259ln[1018×1015/(1.45×1010)2]=0.755V.四、几种p-n结内建电场分布等的比较①突变p-n结：在冶金界面处杂质浓度突变（ND→NA）;内建电场呈线性分布（三角形）;内建电势为Vbi=EmW/2;势垒厚度为W∝[(NA+ND)Vbi/(NAND)]1/2.特别，对单边突变结(p+-n结)，内建电场的分布可近似为直角三角形;Em=qNDW/ε;W=[2εVbi/qND]1/2.②线性缓变结：在冶金界面处杂质浓度变化缓慢（ND－NA=ax）;内建电场近似为抛物线分布;Em=qaW2/8ε;Vbi=qaW3/12ε;W=[12εVbi/qa]1/3.③p-i-n结：在i层中没有电荷，但是其中存在有均匀的电场[例2]对硅单边突变p-n结,已知NA=1019cm-3,ND=1016cm-3.求出300K时的耗尽层宽度和0偏下的最大电场。解:因为Vbi=0.0259ln[1019×1016/(1.45×1010)2]=0.874V,则W=[2εVbi/qND]1/2=[2×12×8.85×10-12F/m×0.874V/1.6×10-19C×1021m-3]1/2=3.37×10-5cm=0.337μm;Em=qNDW/ε=5.4×104V/cm.下面给出了保持在室温下的Si突变结二