六章pn结.pptVIP

理想化的杂质分布近似 2. pn 结的形成过程和电荷再分配 (a)孤立的p型和n型区域 （b）pn结接触，p区空穴扩散到n区，在p 区边界剩下NA-；n区电子扩散到p区， 在n边界剩下ND+ (c) NA-,ND+形成内建电场，方向从n→p (d) 内电场的作用下，载流子漂移 （e) 扩散流=漂移流，总电流为0，达到热 平衡 （f)空间电荷区宽度一定，空间电荷的分布 达到稳定。 3. pn结热平衡时的能带图 4. pn结中电场、电势和电荷分布 内建电势Vbi：热平衡条件下的耗尽区电压称为内建电势，它是一个非常重要的结常数。 势垒高度qVbi 势垒宽度xD=xn+xp 5.耗尽近似 耗尽近似是对实际电荷分布的理想近似，包含两个含义： （1）在冶金结附近区域，-xpxxn,与净杂质浓度相比，载流子浓度可忽略不计 （2）耗尽区以外的电荷密度处处为0。 6.2 pn结电流电压特性 将二极管电流和器件内部的工作机理，器件参数之间建立定性和定量的关系。 6.2.1 定性推导： 分析过程，处理方法 6.2.2定量推导： 建立理想模型-写少子扩散方 程，边界条件-求解少子分布函数-求扩散电流-结果分析。分析实际与理想公式的偏差  1.热平衡状态 3.反向偏置： 势垒高度变高，n型一侧几乎没有电子能越过势垒进入p区，p区一侧有相同数目的电子进入耗尽层扫入n区，形成少子漂移流，同理n区的空穴漂移形成IP，因与少子相关，所以电流很小，又因为少子的漂移与势垒高度无关，所以反向电流与外加电压无关。 6.2.2 定量求解方案 （4）小注入条件：p区：?npp0 n区：?pnn0 (5) 忽略耗尽区内的产生与复合，即认为电子、空穴通过势垒区所需时间很短，来不及产生与复合，故通过 势垒区的电流为常数。 方法步骤： （1）扩散方程 （2）边界条件 （3）求解方程得到少子分布函数表达式 （4）由少子分布函数求出流过pn结的电流 欧姆接触边界条件 （4）载流子电流 （4）载流子浓度 例题2 将电压VA=23.03kT/q 加在一个突变二极管上，且二极管n型和批p型区杂质浓度为NA=1017cm3和ND=1016cm3.画出器件准中性区内的多数和少数载流子浓度的log（p,n)与x的关系图。在你的图中确定出离耗尽层边界10倍和20倍扩散长度的位置 6.3 与理想情况的偏差 2、反向偏置的击穿 当反向电流超过允许的最大值（如1mA或1?A）时对应的反向电压的绝对值称为击穿电压VBR. 对于p+n和n+p突变结二极管中，击穿电压主要由轻掺杂一边的杂质浓度决定 雪崩击穿和齐纳击穿 齐纳击穿 二极管的耗尽层宽度小于10-6cm，轻掺杂一侧的杂质浓度高于1017cm,齐纳过程比较显著，对应的二极管的击穿电压比较小，当VBR6Eg/q,齐纳过程对二极管的击穿电流有明显贡献，当VBR4Eg/q,齐纳过程起主导作用。 雪崩击穿电压随温度升高而增加 齐纳击穿占主导时，击穿电压随温度升高而减小。 p-n结平衡时，势垒区复合中心的产生率等于复合率 （1）反向时，势垒区电场加强，耗尽层中载流子的浓度将会下降低于平衡值，导致耗尽层中电子-空穴的产生，复合中心产生的电子、空穴来不及复合就被强电场扫出势垒区，形成产生电流IG-R, 因此增大了反向电流 IG-R随反向电压增加而增加，总反向电流IR=Is+IG-R 势垒区宽度W随反向偏压的增加而变宽，所以势垒区产生的电流是不饱和的，随反向偏压增加而缓慢地增加。 （2）在正向偏压时，耗尽层内的载流子浓度高于其热平衡值，导致耗尽区载流子的复合。而形成正向复合电流IG-R 总的正向电流密度IF= IR-G+IDIFF。 当V小时，IR-G占主要地位（a段）；当V大时，扩散电流占主要地位（b 段） （3） 当正向偏压比较大时，注入的少子浓度可以相当大，以至 ?pn(xn)? nn0 ? pp(-xp)?pp0 接近或超过原多子浓度。 由于介电驰豫作用，要保持电中性，也有同样浓度的多子积累： ?pn(xn)= ?nn(xn) ; ? pp(-xp)= ? np(-xp) 注入的非平衡载流子向体内扩散，但由于电子和空穴的扩散系数不同，又破坏了电中性，在扩散区内产生自建电场，此自建场一方面阻挡扩散得快的电子运动，同时又加快扩散得慢的空穴的运动，从而使两者的浓度梯度基本保持一致。 扩散区内的自建电场的形成，也就