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影响空间电荷区宽度的因素： 掺杂浓度：主要取决于低掺杂区的浓度； 温度； §7.3 反偏状态下的PN结 当在PN结的两边外加一个电压时，此时整个PN结就不再处于热平衡状态，因此整个PN结系统中也就不再具有统一的费米能级。 反向偏置: PN结的N型区相对于P型区外加一个正电压VR。 外加反偏电压VR时的PN结的能带图 外加电场存在将会使得能带图中N型区的费米能级往下拉，下拉的幅度等于外加电压引起的电子势能变化量。 此时，PN结上总的势垒高度增大为： 1. 空间电荷区宽度与PN结中的电场当PN结两侧外加反向偏压VR时，PN结内部空间电荷区中的电场增强，因此PN结界面两侧的空间电荷区宽度将会进一步展宽。 利用前面推导出的空间电荷区宽度公式，只需将公式中的PN结内建势垒代换为反偏PN结上总的势垒高度，即： 结论： PN结中总的空间电荷区宽度随着外加反向偏置电压VR的增大而不断增大。 同样，空间电荷区在PN结两侧的扩展宽度也可以分 别求得，其中在N型区一侧的扩展宽度为： 当PN结外加的反向偏压改变时，PN结中耗尽区的宽度发生变化，因此PN结两侧耗尽区中的电荷也会随之而发生改变，这种充放电作用就是PN结的电容效应。 2. PN结的势垒电容 根据电容的定义，单位面积PN结的电容为： 上式为PN结势垒电容，也称为耗尽层电容。 将耗尽区宽度 此式与单位面积的平行板电容公式完全相同。 注意:PN结电容中的耗尽区宽度随着反偏电压的改变而不断变化，因此电容也是随着反向偏置电压的改变而不断变化的。 带入上式得 ： 小结： PN结反偏时形成的突变结势垒电容等效为平行板电容器的电容。 影响势垒电容大小的因素： 掺杂浓度：掺杂浓度增加 ，势垒电容增加； 单边突变结，决定于低掺杂区浓度。 偏置电压： 反偏电压变大，势垒电容减小。 3. 单边突变PN结如果PN结两侧的掺杂浓度相差很大，通常称之为单边突变PN结。如果P型区的掺杂浓度远远大于N型区的掺杂浓度，即NaNd，称之为P＋N。 可见，PN结电容倒数的平方与反偏电压VR成线性关系。 第七章 PN 结本章学习要点：1. 了解PN结的结构及空间电荷区的概念；2. 掌握零偏状态下PN结的特性，包括内建电势、内  建电场以及空间电荷区宽度等；3. 掌握反偏状态下PN结的空间电荷区宽度、内建电  场以及PN结电容特性；4. 了解非均匀掺杂PN结的特性； §7.1 PN结的基本结构1. PN结的基本结构PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面。 2. 制造PN结的方法：（1）外延方法：突变PN结；（2）扩散方法：缓变PN结；（3）离子注入方法：介于突变结与缓变结之间； 为简单起见，首先讨论突变结。 3. PN结空间电荷区的形成 两种材料接触形成PN结时，冶金结两侧将出现载流子密度差，形成可动载流子的扩散流：?? * 电子离开N型区向P型区扩散，在N型区留下带正电荷的施主离子。?? * 空穴离开P型区向N型区扩散，在P型区留下带负电荷的受主离子。 离化的杂质中心固定不动，出现净正、负电荷，该区域即为空间电荷区。 空间电荷区: 半导体带电的区域。 空间电荷区也称为 势垒区； 过渡区； 耗尽区； 空间电荷区将形成内建电场。 内建电场引起载流子的漂移运动，漂移运动与扩散运动的方向相反，最后达到平衡状态。 空间电荷区及内建电场的形成过程示意图 达到热平衡状态时，扩散流等于漂移流 平衡PN结的特点： ? 势垒区内电子（空穴）的扩散和漂移抵消。 整个pn结具有统一的费米能级。 能带弯曲－－势垒高度。 达到平衡状态的PN结能带图具有统一的费米能级 §7.2 零偏状态下的PN结零偏状态:V外=01. 内建电势差 由PN结空间电荷区的形成过程可知，在达到平衡状态时，PN结空间电荷区中形成了一个内建电场，该电场在空间电荷区中的积分就形成了一个内建电势差。 从能量的角度来看，在N型区和P型区之间建立了一个内建势垒，阻止电子进一步向P型区扩散，该内建势垒的高度即为内建电势差，用Vbi 表示。 内建势垒的高度： 影响势垒高度的因素： 掺杂浓度； 温度； 2、电场强度 耗尽区电场的产生是由于正负电荷的相互分离。右图所示为突变结的体电荷密度分布。 结论： 1）E≤0 ；