第18章 半導(dǎo)體器件物理new

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1、第18章半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)18.1p-n結(jié)18.1p-n結(jié)在該部分內(nèi)容中，我們將解決如下的問(wèn)題……18.2半導(dǎo)體表面18.3金-半接觸1、p-n結(jié)的形成和雜質(zhì)分布2、平衡p-n結(jié)3、非平衡p-n結(jié)4、電容和擊穿電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍18.1p-n結(jié)——形成和雜質(zhì)分布18.1p-n結(jié)——形成和雜質(zhì)分布p-n是一種由n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體構(gòu)成的特殊的突變結(jié)非均勻半導(dǎo)體1.合金法xx?N(x)=NjD3.離子注入法4.外延法+p?n結(jié)突變結(jié)合金結(jié)和高表面濃度的淺擴(kuò)散結(jié)等……線性緩變結(jié)低表面濃度的深擴(kuò)散結(jié)等……電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍電

2、子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍18.1p-n結(jié)——形成和雜質(zhì)分布18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)空間電荷區(qū)和自建場(chǎng)線性緩變結(jié)空間電荷區(qū)形成的根本原因——p-n結(jié)為非均勻半導(dǎo)體，將引入載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)E（自建場(chǎng)）xNjAD負(fù)電中心x>xj?NA

3、息學(xué)院陳德軍電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍118.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)平衡p-n結(jié)能帶圖平衡p-n結(jié)的接觸電勢(shì)差ECpECnEFn任何平衡系統(tǒng)內(nèi)費(fèi)米能級(jí)是統(tǒng)一的qV=E-E（接觸前）EipqVDEinDFnFpEFp電子總是從費(fèi)米能級(jí)高的地方流向費(fèi)米能級(jí)低的地方→直至費(fèi)EVpEVn假設(shè)該p-n結(jié)為同質(zhì)結(jié)米能級(jí)統(tǒng)一，流動(dòng)結(jié)束xpxnn區(qū)和p區(qū)的平衡電子濃度分別為:ECppnqVE?EDn=nexp(Fni)En0iECnKTipBEEFCpqVV:接觸電勢(shì)差EFp?EiEinDDnp0=niexp()EVpEEECnKBTqVDipFqV:勢(shì)

4、壘高度勢(shì)EVnEEFnDFpn1壘Einlnn0=(E?E)EVpFnFP區(qū)勢(shì)nKTqVp0BD壘E區(qū)Vn1KBTnn0KTNNv=(E?E)=(ln)=Bln(DA)qVD=EFn-EFp（接觸前）DFnFp2qqnqnp0i電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)平衡p-n結(jié)的載流子分布平衡p-n結(jié)的接觸電勢(shì)差1KTnKTNNBn0BDAv=(E?E)=(ln)=ln()DFnFp2qqnqnp0i對(duì)電子而言：EipE(x)=E+qV?qV(x)iinD電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍電子科技

5、大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)平衡p-n結(jié)的載流子分布平衡p-n結(jié)的載流子分布np0&pp0np0&pp0結(jié)區(qū)載流子濃度推導(dǎo)：結(jié)區(qū)載流子濃度推導(dǎo)：nn0&pn0nn0&pn0qV?qV(x)E(x)=E+qV?qV(x)DiinDn0(x)=nn0exp(?)Ei(x)KBTE?E(x)EF?Ein?qVD+qV(x)?V(xn)=VD?n0(xn)=nn0n(x)=nexp(Fi)=nexp()?0iKTi?qVDBKBT?V(xp)=0?n0(xp)=nn0exp(?)=np0KT?BE?EqV?qV(x)FinD=n

6、exp()exp(?)i同理KTKTBB可得?p0(xn)=pn0qVD?qV(x)qVD?qV(x)?=nn0exp(?)p0(x)=pn0exp()?p(x)=pexp(qVD)=pKBTKBT?0pn0KTp0?B電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍218.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)18.1p-n結(jié)——平衡p-n結(jié)耗耗平衡p-n結(jié)的載流子分布盡平衡p-n結(jié)的載流子分布盡np0&pp0區(qū)np0&pp0區(qū)總結(jié)：1、n區(qū)（x>=xn）n&pnn0&pn0設(shè)勢(shì)壘高度為0.7evnn0&pn0n0n02、p區(qū)（x<=xp）np0&pp0則在qV（x）=0.6

7、ev處0.1evqVqVn=nexp(?D)p=pexp(?D)qVD?qV(x)np0n0n0p0n(x)=nexp(?)≈n0KTKT0n0BBKT50B3、結(jié)區(qū)（xn