半导体器件物理 哈理工 复习资料 缩印

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1.PN结：采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体和N型半导体制作在同一块半导体基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。2.雪崩击穿：随着PN结反向电压的增加，势垒中电场强度也在增加。当电场强度达到一定程度后，势垒区中载流子就会碰撞电离出新的电子—空穴对。新的电子—空穴对在电场作用下继续碰撞产生新的载流子，如此反复即碰撞电离率增加，流过PN结的电流急剧增大，击穿PN结。

3.空间电荷区：在PN结中，由于自由电子的扩散运动和漂移运动，使PN结中间产生一个很薄的电荷区，就是空间电荷区。

4.耗尽层电容：由于耗尽层内空间电荷随偏压变化所引起的电容称为PN结耗尽层电容。

VTH?-QB??siCO是形成强反型层时所需要的最小栅

5.MOS阈值电压：阈值电压

极电压。它的第一项表示在形成强反型层时，要用一部分电压去支撑空间电荷QB；其次项表示要用一部分电压为半导体表面提供达到强反型时需要的表面势

?si。

6.强反型：当表面电子浓度等于体内平衡多子浓度时，半导体表面形成强反型层。

7.载流子扩散漂移观点分析空间电荷区形成

当N型P型材料放在一起时，P型材料中多的空穴向N型扩散，N型多的电子向P型扩散，由于扩散，在相互靠近N侧和P侧分别出现施主离子和受主离子，这些空间电荷建立一个电场，即空间电荷区。8.载流子扩散漂移分析PN结单向导电性

若在PN结加正向电压，PN结势垒高度下降，减小的势垒高度有助于扩散通过PN结，形成大的电流，若加反向电压，势垒高度增加，漂移作用加强，阻挡载流子通过PN结扩散，所以PN结单向导电

1.5种半导体器件：PN结，光电二极管，JFET,MOSFET，太阳能电池。

2.PN结隧道电流产生条件：费米能级进入能带；空间电荷层的宽度很窄，因而有高的隧道3.穿透概率；在一致的能力水平上，在一侧的能带中有电子而在另一侧的能带中有空的状态。4.PN结正向注入：PN结加上正向偏压时，在结边缘np>np0,pn>pn0反向抽取：PN结加反向偏压时，将偏压V换成—VR，此时，np0,VC）饱和模式（>>）截止模式（?S，整流结；当M

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24.双极晶体管的四种工作模式和少子分布

四种工作模式如下。

（1）正向有源工作模式(VE?0,VC?0)：基区少子满足的边界条件为

np(0)?np0eVE/VT,np(xB)?0。

E-M方程为IE??IF0(eVE/VT?1)?αRIR0,IC?αFIF0(eVE/VT?1)?IR0(2)反向有源工作模式(VE?0,VC?0)：相应的边界条件为

np(0)?0,np(xB)?np0eVC/VT

E-M方程为IE?IF0??RIR0(eVC/VT?1)，IC???FIF0?IR0(eVC/VT?1)(3)饱和工作模式(VE?0,VC?0)相应的边界条件为

np(0)?np0eVE/VT,np(xB)?np0eVC/VTE-M方程为

IE??IF0(eVE/VT?1)??RIR0(eVc/VT?1)，IC??FIF0(eVE/VT?1)?IR0(eVC/VT?1)(4)截止工作模式(VE?0,VC?0)相应的边界条件为np(0)?np(xB)?0E-M方程为IE?IF0??RIR0,IC???FIF0?IR0加上边界条件

pE(?xE)?pE0,pE(?WE)?pEDeVE/VTpE(xC)?pC0eVC/VT,pc(?)?pC0

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习题3.2一个NPN硅晶体管具有以下参数:XB?2?m,再均匀掺杂基区

Na?5?1016cm?3,?n?1?s,A?0.01cm2.若集电结被反向偏置,InE?1mA,计算在

发射极基区一边的过量电子浓度,发射结电压以及基区输运因子.

Ln?Dn?n?KT?n?n0.026ev?1350cm2/(v.s)?1.0?10?6s?q?5.92?10?3cm?59.2?mLn??xB?2?mni2ni2v/vTv/vTINE?qADn(e?1)?qADneNaxBNaxBINENaxB发射结电压：VE=VTln(qADnni2(1?10?3)?(5?1016?106)?(2?10?6)?0.026v?ln[]?19?4?41062(1.6?10)?(0.01?10)?(1350?10)?(1.45?10?10)?0.44v流过基区过量载流子浓度为：np(0)?np0evE/vTni2vE/vT(1.45?1010)20.44/0.026vE/vT?np(0)?np(0)?np0?np0(e?1)e?e16Na5?10?9.41?1010cm?3XB2(2?10?6)2基区输运因子：?T?1??1??0.9994?12?622Ln2?(59.2?10)

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习题4.5已知肖特基二极管的以下参数:?m?5.0v,?s?4.05ev,Nc?1019cm?3,

Nd?1015cm?3,?r?11.8.假设界面态密度可以忽略,在300k计算(1))零偏压时势

垒高度,内建电势差,耗尽层宽度;(2)在0.3v的正偏压时的热离子发射电流密度.

(1)q?b?q?m??s?5.0?4.05?0.95evNC1019Vn?VTln?0.026ln15?0.24vNd10所以?0??b?Vn?0.95?0.24?0.71v2??01/22?11.9?8.854?10?14?0.711/2?5所以W=()?()?9.67?10cm?1915?Nd1.6?10?10??b/VT?v/vT(2)J?RT2e(e?1)?120?3002?e?0.95/0.026(e0.3/0.026?1)?1.50?10?4A/cm2

习题5.1硅N沟道JFET参数:Na?1018cm?3,Nd?1015cm?3,a?2?m,L?20?m,

Z?0.2cm.计算(1))内建电势?0(2)夹断电压VP0和VP(3)电导G0(4)在栅极和

漏极为零偏压时实际的沟道电导.

NaNd1018?1015(1)?0?VTln?0.026ln?0.76v220Ni2.1025?10qNda21.6?10?19?1015?(2?10?4)2(2)VP0???3.04v?142?2?11.9?8.854?10VP?VP0??0?3.04?0.76?2.28V2qaZ?nNd2?1.6?10?19?2?10?4?0.2?1350?1015?3?1(3)G0???8.64?10?L20?10?4(4)G?2q(a?w)z?nNd2??01/22?11.9?8.854?10?14?0.761/2?4w?()?()?1.0?10cm?1915qNd1.6?10?10所以G=4.32?10?3??1

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例5.1在N沟道JFET中,?r?12,Nd?5?1015cm?3,Na?1019cm?3,a?1?m,

L?15?m,Z?0.1cm,?n?1350cm2/v.s.计算(1))夹断电压VP0和VP(2)当栅极

和源极两者接地时,VD?VP的漏极电流.

qNda21.6?10?19?10?8?5?1015(1)VP0???3.77v?142?2?12?8.854?10NaNd1