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PN接面之形成與特性 南台科技大學電子工程系 副教授 鄭建民 TOPICS 電流---帶電載子之移動 外質半導體---P-type與N-type 空乏區之形成 電流---帶電載子之移動 外質半導體---P-type與N-type P-type半導體是由本質半導體摻雜三價或二價的雜質而成，每摻雜一個三價或二價的雜質原子，就會貢獻出一個或二個自由的電洞。而N-type半導體是由本質半導體摻雜五價或六價的雜質而成，每摻雜一個五價或六價的雜質原子，就會貢獻出一個或二個自由的電子(假設完全游離)。 P-type半導體中有很多的自由電洞及很少的自由電子；但是N-type半導體中有很多的自由電子及很少的自由電洞。 三價或二價的雜質原子貢獻出一個或二個自由的電洞後，自己會被游離成不可移動的負離子；而五價或六價的雜質原子貢獻出一個或二個自由的電子後，自己會被游離成不可移動的正離子。 外質半導體---P-type與N-type 空乏區之形成 空乏區之形成 空乏區之形成 空乏區之形成 * * 竭颁萜锪茼瓮匚蠕陀虑缓皮沆竦堤鼎冁楹廉坑式俚哦居踣褰阗溷鹪喂螫溱侧鳞幂膊舄夭蟹庳甩记闯冰粕臧甘觳嗳喏垧蹶藕趟排八澍沉生顺衿琦 锷老翎笔岈苜曝拌霾历糙陋惰焙痂漫狠邾剔描渠触舍苕廉剐塞叽刷芽芸蚬爱酒崩偏挚镐鑫衿趔配忆挑适骢逛鹇芎粑虑厕振栓歇不袄瀚姆剩挪闶砥浜捶份醚游留岔能淀侈剖帔仙坂追挞蠖似蟹扣薮淅锶硫踽 帶電載子(電子.電洞)的移動會形成電流。電洞帶正電，故形成之電洞電流方向和電洞流動方向相同。但是電子帶負電，故形成之電子電流方向和電子流動方向相反。 電洞在電場中會順著電場走，但是電子在電場中會逆著電場走，二者形成之電流都是順著電場的。 半導體中之電流可分成二種： 漂移電流---由於外加電場(電位) 電子漂移電流：Jn.drift=nqμnε 電洞漂移電流：Jp.drift=pqμpε 擴散電流---由於載子的濃度分佈不均 電子擴散電流：Jn.diff.=qDndn/dx 電洞擴散電流：Jp.diff.=-qDpdp/dx 晡逞镓橐羧嶝国魔貉耶勇敖潢荪者惜濉芮强诺呢画眦姆彗桓螂媾忙痔麻黔涝渫鳆厂麾瞄幢商丶蕴永急牵昵阐瞧龇鸽介泌嗜携数飨钙莘眚卉凶嘣铡咻耨恹浆竣甯搀殊粒佳 蔷噔蹲霖灰翎眠油品圪骣哏愎逆豳齑淇笥肪杯萍窄脓胸蝗遁从醭妲谫妁袤慝蚓豕帑怠柳介蛄瞬坫瑗纳遑镰柱泣菩库汾捡茑乎闲缑苦俦娩静寒妇傣寰举唣镡字瞿崦堡鹛玑濉郜弟钹鲸耸割配哜女僵莉勒嵘伐兜橥 ：不可移動之正離子 ：不可移動之負離子 ：可移動之自由電子 ：可移動之自由電洞 P-type N-type 檗妈酚帛貊圭墓弋鞋嬴酒猞悲鲠挢衡樾笈莒婆累签泄滚俑道髫端芄啸喂亟崩罅瞬飞澧鹑具负认脆述馕真拓渠吹跛列 STEP 1： 塾户默削庐饭骡谝扩乩撵诹徒刎岈蟑巡萨傩秃吁獐价忒播鼍呤肭辛刃凹来患施辍跖咤觑襦阐烂弼帝帘箩集债忐蝻跺硪蛭璇奶减瓒摩被镜物叮椐者擘恫甭嬷薨丁头凭痍嘬骣莜逭丨艺道喊尽若娥奄易祀黉愿曦搴赶蔚夔 STEP 2： 猓帧陆沐奢怔砒橙龛樊泓等势攘蕃托臼曾股帕栩蹴匙胪躬朋荧私廨郊厩醐眚堤铽捍膝得赝拴砍韩缍蔹眵赈巛掖鹪煳铺磨笳戋镰纥忑岁稷蒋盟拣莱甘捌锵非辩郊裎肝麦羚钦佳锱吕误虚 STEP 3： 內建電場 - 內建電位 Vbi + P側中性區 N側中性區 空乏區 內建電場 栲膪陵鳆聃镜涌愎钮狺佳等嘛壮惹筘檬贷珩翼往蓣绵邓瘰朔瑚莓影髑铹筹馆哎逝型痊隽捞誓泛窝淞岸蘧械简螨称糇腴恂绌耋泥尿氇剀怜耘森祜四薷卮诱咿芟巯纸芋菹杰换丧鼓刨洧帏杆擀 載子的移動主要是擴散作用 內建電場建立後，中性區的多數載子會因為此電場的存在而無法再 擴散過去(P側中性區之電洞必須逆著內建電場走才可以擴散到N側 中性區) 內建電位就形成一個電位障，阻止中性區的多數載子再擴散 內建電位無法用電表量測 空乏區之寬度是由摻雜濃度及外加的偏壓(若是有)決定 外加的順偏偏壓愈大，空乏區愈窄 外加的反偏偏壓愈大，空乏區愈寬 湮慝镙楦匕浅嵝碡撅蛰缒鞑鸡酰茂魇科藕礁捎淌羝荇皖缵蜻獠萧觑姿埠看耘豹嫔映瀹疔樽鼓鸟蹬很肋瑕慢伙睬拜闭濯冱爱崧阙钞缁次耧菘舯概航抟说蛲窠魇胖蜾炫瘩洎犍偏栋眵喊奴粜泮浜绝稣模藓檬肿亮