半導(dǎo)體接面課件.ppt

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1、第2部分　二　極　體Chapter　6二極體的進(jìn)一步探討Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P6.1簡　介6.2非步階同質(zhì)接面6.3異質(zhì)接面半導(dǎo)體6.4金屬-半導(dǎo)體接面6.5非理想接面和異質(zhì)接面的電容6.6結(jié)　論6.1　簡介第5章中，我們處理了標(biāo)準(zhǔn)同質(zhì)接面的情況，它在冶金接面的摻雜是步階函數(shù)。但這樣的接面在實(shí)際情況，卻很少遇到。本章將討論與實(shí)際情況較符合的二極體特性259Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P6.2　非步階同質(zhì)接面pn接面矽雙極性接面電晶體(BJT)的結(jié)構(gòu)重畫在圖6.1且靠近接面沿著A-A?切面的平滑摻雜圖形重新示於圖6.2。259Chapte

2、r6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.2圖6.1中沿著元件的切面的雜質(zhì)濃度260Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P注意：每一區(qū)的摻雜濃度隨著位置有明顯的改變，所以沒有一個接面是步階接面。大部分的射極區(qū)域是簡併的，且這區(qū)有一合理的近似，Ef=Ec，基極區(qū)濃度會從射-基(E-B)接面隨著距離減少，這稱為超突變摻雜圖形(hyperabruptdopingprofile)。在基-集(B-C)接面，接面每一邊的濃度會隨著離開接面的距離而增加，濃度梯度會在基極和集極區(qū)產(chǎn)生電場?；鶚O區(qū)的電場為6.2kV/cm且方向是加速基極中的電子朝向集極。所以在計算基極區(qū)的少數(shù)載子(電子)

3、電流時，除了擴(kuò)散以外必須考慮漂移。260Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.3雜質(zhì)圖形的平衡能帶圖261Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P為了描述基極區(qū)的濃度圖形，我們使用NA來表示在集極區(qū)，對於ND作相同的分析，得到圖6.4顯示靠近基-集接面的ND(x),NA(x)和NA(x)–ND(x)的圖形，我們以線性漸變(沿著圖示的斜率)來近似這個接面(6.1)(6.2)261Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P6.2.1　線性漸變接面對於一階近似，圖6.4中的NA–ND可以看成在冶金接面x0處，NA–ND函數(shù)的切線：x0是基-集接面的位置，a是斜率的

4、大小，這稱為線性漸變近似，從圖6.4，可得a=1.2×1018cm-3/μm。(6.3)261Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P262圖6.4基-集接面附近，NA,ND和NA–ND的圖，冶金接面在x=0.27μm，這裡的NA–ND=0。Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P我們把體電荷密度QV寫成下式：我們可求得接面電場，亦即積分電荷密度以得到E(x)：(6.4)w是空乏區(qū)寬度。因?yàn)閷ΨQ性，空乏區(qū)寬度如圖6.5(b)從–w/2延伸到w/2。E(6.5)262Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.5在線性漸變接面中，淨(jìng)摻雜濃度(a)是x的線性函數(shù)，空

5、乏近似得到(b)的電荷分布，(c)是電場，(d)是電壓圖形。262Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P解接面寬度w，得到圖6.6(a)是電中性的能帶圖，平衡的情形示於(b)(6.6)(6.7)263Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.6線性漸變接面的能帶圖，在(a)電中性；(b)平衡之下。內(nèi)建電壓可由　　　　　或　　　　　求得。263Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P(6.8)(6.9)(6.10)(6.11)264Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P6.2.2　超突變接面1.內(nèi)建電壓為2.有一個電場存在基極區(qū)，會加速注入的少數(shù)載子離開E

6、-B接面。3.超突變接面的電容會隨著外加電壓作很大的改變，這種性質(zhì)常用在變?nèi)蒹w(Varactors)(可變電抗元件)的元件上。這裡的功函數(shù)是在平衡下，空乏區(qū)邊緣估計得到。264Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P6.3　異質(zhì)接面半導(dǎo)體一個異質(zhì)接面是兩不同材料間的接面，這個接面可以是在一個半導(dǎo)體和一個金屬之間或在兩個不同半導(dǎo)體材料之間。6.3.1　半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)接面的能帶圖電子親和力模型習(xí)慣上使用大寫字母來表示寬能隙材料的傳導(dǎo)型式，所以這可表示成Np接面。265Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P因?yàn)殡娮佑H和力χ是不同的，在傳導(dǎo)帶邊緣有一個能量差ΔEC，

7、因?yàn)槟軒чg隙(因此也是離子化電位γ)也是不同的，兩個價電帶邊緣不會互相對齊，而有一個差值ΔEV，這個不連續(xù)是：(6.13)266Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.7三種型式的異質(zhì)接面：型式Ⅰ(跨坐)，寬能隙的能量與窄能隙重疊，它是最重要的。266Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.7三種型式的異質(zhì)接面：型式Ⅱ(交錯)和型式Ⅲ(斷續(xù)能隙)。266Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.8一個Np型式Ⅰ異質(zhì)接面能帶圖的建構(gòu)，由電子親和力模型預(yù)測：(a)電中性；(b)平衡。267Chapter6　二極體的進(jìn)一步探討　P圖6.8(續(xù))267Ch

8、apter