半导体物理课件

半导体物理基础(ElementarySemiconductorPhysics)第一章半导体的一般特性

（BasicSemiconductorProperties）1导体、绝缘体和半导体能带（eneryband）2电导率(Conductivity)介于导体与绝缘体之间导体104~105s·cm-1绝缘体10-18~10-10s·cm-1半导体10-10~104s·cm-1与温度、光照、湿度等密切相关4晶体结构Crystalstructure金刚石结构：Si、Ge。。。闪锌矿结构：ZnS、GaAs、InP。。。P12晶向指数和晶面指数P16Table1.6晶面间距晶向夹角克龙尼克-潘纳模型(Kronig-Penneymodel)将晶体势场看作是由方形势阱势垒周期性排列组成.分区域求解上述方程禁带出现在：第一布里渊区：第二布里渊区：周期性等能面（Constant-EnergySurface）金刚石结构的第一布里渊区硅导带底附近等能面是[100]方向的旋转椭球面。E-k关系图（Ge、Si）3.3.2p75锗：Eg=0.74eV硅:Eg=1.17eVE-k关系图（GaAs）GaAs:Eg=1.42eV第二章平衡载流子的统计分布2.1本征半导体和掺杂半导体（4.4.3）1.本征半导体（intrinsicsemiconductor）本征半导体:是指一块没有杂质和缺陷的半导体.（EquilibriumCarrierStatistics）本征激发:T>0K时,电子从价带激发到导带,同时价带中产生空穴.n0=p0=nin0p0=ni2

ni------本征载流子浓度*从si的共价键平面图看:P15:1S22S22P63S23P3

P有五个价电子,其中四个与周围的四个Si原子形成共价键,多余的那个价电子束缚在正电中心P+的周围.

这种束缚比共价键的束缚弱得多,只要很少的能量就可以使它挣脱束缚,成为导带中的自用粒子.这个过程称杂质电离.掺杂半导体(Doped/extrinsicSemiconductor)施主杂质（Donor）n型半导体Ⅳ族元素硅、锗中掺Ⅴ族元素,如P:

（2）受主杂质(Acceptor)p型半导体Ⅳ族元素硅、锗中掺Ⅲ族元素,如硼（B）:*从si的共价键平面图看:B13:1S22S22P63S23P1

B有三个价电子,当它与周围的四个Si原子形成共价键时，必须从别处的硅原子中夺取一个价电子,共价键中缺少一个价电子，产生空穴。硼原子接受一个电子后，成为带负电的硼离子。B-—负电中心.小结：纯净半导体中掺入受主杂质后，受主杂质电离，使价带中的导电空穴增多，增强了半导体的导电能力。主要依靠价带空穴导电的半导体称p型半导体。*从Si的电子能量图看:*分布函数f(E)半导体导带中的电子按能量的分布服从费米统计分布。——玻尔兹曼分布fermifunction非简并半导体（nondegenrratedsemiconductor）简并半导体（degenrratedsemiconductor）*导带电子浓度n令Etop→∞则χtop→∞导带的有效状态密度Nc电子占据量子态Ec的几率*状态密度：2.Holeconcenteation(价带中的空穴浓度)*分布函数fV(E）fV(E）表示空穴占据能态E的几率，即能态E不被电子占据的几率。*价带空穴浓度p0价带的有效状态密度Nv价带顶部EV态被空穴占据的几率3.施主能级上的电子浓度*状态密度=所掺施主杂质的浓度ND(E=ED)*分布函数fD(E）:施主杂质能级与导带中的能级不同,只能是以下两种情况之一:(1)被一个有任一自旋方向的电子所占据;(2)不接受电子.*施主能级上的电子浓度nD电离了的施主浓度(ionizeddonors)4.受主能级上的空穴浓度*状态密度=所掺受主杂质的浓度NA(E=EA)*受主能级上的空穴浓度PA：*分布函数fA(E）（空穴占据受主能级的几率）:电离了的受主杂质浓度(ionizedacceptors)分析：n0、p0的大小

与T、EF有关EF

的高低反映了半导体的掺杂水平。3n0与p0的乘积与EF无关即与掺杂无关。4.ChargeNeutralityRelationship(电中性关系)1.intrinsicsemiconductor2.3ConcentrationandEFCalculations本征半导体的电中性方程:n0=p0=

ni两边取对数并整理,得:P1254。5（载流子浓度和EF的计算）结论:本征半导体的费米能级Ei基本位于禁带中央.本征半导体的费米能级EF一般用Ei表示Intrinsiccarrierconcentration：

(本征载流子浓度)ni

结论:本征载流子浓度ni随温度升高而增加.lnni~1/T基本是直线关系.电中性方程:以施主为例来分析：分温区讨论：(1)低温弱电离区电中性方程2.extrinsicsemiconductor(非本征/杂质半导体)Freeze-out两边取对数并整理,得:ED起了本征EV的作用载流子浓度:(2)中温强电离区电中性方程两边取对数并整理,得:载流子浓度:(本征激发不可忽略)电中性方程(3)过渡区n0---多数载流子p0---少数载流子(4)高温本征区(本征激发产生的载流子远多于杂质电离产生的载流子)电中性方程载流子浓度:温区低温中温高温

费米能级载流子浓度（1）n~T分析、讨论（2）EF~T（3）EF~掺杂（T一定，则NC也一定）T一定，ND越大，EF越靠近EC（低温：ND>NC时,

ND(lnND-ln2NC)ND<NC时,

ND|lnND-ln2NC|中温：由于T的升高，NC增加，使ND<NC，

ND|lnND-ln2NC|）T一定，NA越大，EF越靠近EV。1载流子浓度2.4简并半导体（degenrratedsemiconductor）对于简并半导体,导带底部的量子态基本被电子占满.电子分布函数不再能近似为玻尔兹曼分布函数了,而要用费米分布..费米积分P119前面分析得知,,如中温：由于T的升高，NC增加，一般来说ND<NC，EF<EC,且ND越大，EF越靠近EC,但是当掺杂浓度很高时,会使

,EF进入了导带.—半导体简并化了.EC-EF>2k0T非简并2简并化条件0<EC-EF<

2k0T弱简并EC-EF<0简并3杂质带导电在重掺杂的简并半导体中,杂质浓度很高.杂质原子相互靠近,被杂质原子束缚的电子的波函数显著重叠,这时电子作共有化运动.那么,杂质能级扩展为杂质能带.杂质能带中的电子,可以通过杂质原子间共有化运动参加导电---杂质带导电.(3)(4)例题结论：例.室温下,本征锗的电阻率为47Ω·㎝，(1)试求本征载流子浓度。(2)若掺入锑杂质，使每106个锗中有一个杂质原子，计算室温下电子浓度和空穴浓度。设杂质全部电离。锗原子浓度为4.4×/㎝3,μn=3600/V·s且不随掺杂而变化.解:Chapter3Recombination-Generation

Processes（复合-产生过程）产生率GGenerationrate：单位时间和单位体积内所产生的电子-空穴对数复合率RRecombinationrate：单位时间和单位体积内复合掉的电子-空穴对数产生复合注入非简并半导体处于热平衡状态时，体内电子和空穴浓度为n0和p0，它们之间的关系是3.1非平衡载流子的产生与复合（noneguilibriumcarriersG-R）如果在外界作用下，平衡条件破坏，就偏离了上式决定的热平衡状态即称为非平衡状态。载流子浓度为n、p：外界作用外界作用外界作用使半导体中产生非平衡载流子的过程叫非平衡载流子的注入。过剩载流子(excesscarries)外界作用光照射半导体表面—光注入对p-n结施加偏压—电注入例，光照n型半导体表面光照引起的附加光电导：通过附加电导率测量可计算非平衡载流子。对于n型半导体Δn=Δp《n0，p型半导体Δn=Δp《p0，称小注入。对n型半导体，n称为多数载流子（Majoritycarriers），Δn被称为非平衡多数载流子；p称为少数载流子（Minoritycarriers），Δp被称为非平衡少数载流子。非平衡少数载流子在器件中起着极其重要的作用。外部条件拆除后，非平衡载流子逐渐消失，这一过程称为非平衡载流子的复合。热平衡时：导带电子增加，意味着EF更靠近EC。外界作用价带空穴增加，意味着EF更靠近EV。3.2.非平衡载流子浓度的表达式引入准费米能级：非平衡态时，3.3.非平衡载流子的衰减寿命若外界条件撤除（如光照停止），经过一段时间后，系统才会恢复到原来的热平衡状态。有的非子生存时间长、有的短。非子的平均生存时间称为非子的寿命τ。光照刚停止，复合>产生n、p复合复合=产生（恢复热平衡）单位时间内非子被复合掉的可能性复合几率单位时间、单位体积净复合消失的电子-空穴对（非子）复合率在小注入时，τ与ΔP无关，则设t=0时，ΔP(t)=ΔP(0)=(ΔP)0,那么C=(ΔP)0，于是非平衡载流子的寿命主要与复合有关。t=0时，光照停止，非子浓度的减少率为3.4.非平衡载流子的复合机制复合直接复合(directrecombination):导带电子与价带空穴直接复合.间接复合(indirectrecombination):通过位于禁带中的杂质或缺陷能级的中间过渡。表面复合(surfacerecombination)：在半导体表面发生的复合过程。俄歇复合：将能量给予其它载流子,增加它们的动能量。从释放能量的方法分:辐射(radiative)复合非辐射(non-radiative)复合1直接复合direct/band-to-bandrecombinationT+Light：净复合率=复合率-产生率U=R-G非平衡载流子的直接净复合代入则：非平衡载流子寿命：小注入：n型材料：p型材料：2间接复合(indirectrecombination)半导体中的杂质和缺陷在禁带中形成一定的能级，它们有促进复合的作用。这些杂质和缺陷称为复合中心。nT：复合中心能级上的电子浓度NT：复合中心浓度pT：复合中心能级上的空穴浓度*俘获电子Electroncapture*发射电子Electronemission*俘获空穴Holecapture*发射空穴Holeemission电子俘获率：空穴俘获率：电子产生率：空穴产生率：热平衡时：电子俘获率=电子产生率空穴俘获率=空穴产生率EF与ET重合时导带的平衡电子浓度。同理，得空穴俘获率=空穴产生率其中表示EF与ET重合时价带的平衡空穴浓度。稳态条件下：俘获电子-发射电子=俘获空穴-发射空穴-=-和又净复合率：U=俘获电子-发射电子=通过复合中心复合的普遍公式-注意到：非平衡载流子的寿命为小注入条件下：（并假设cn~cp）n型半导体强n型区：高阻区：*在较重掺杂的n型半导体中，空穴俘获系数起主要作用，而与电子俘获系数无关。p型半导体强p型区：高阻区：若Et靠近EC：俘获电子的过程增强，但对空穴的俘获能力却减少了。不利于复合Et处禁带中央，复合率最大。3其它复合半导体表面状态对非平衡栽流子也有很大影响，表面处的杂质和表面特有的缺陷也在禁带形成复合中心。（1）表面复合表面氧化层、水汽、杂质的污染、表面缺陷或损伤。（2）俄歇复合载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子-空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的将能量常以声子形式放出。非辐射复合影响半导体发光器件的发光效率。例题1化例2在一块p型半导体中，有一种复合-产生中心，小注入时被这些中心俘获的电子发射回导带的过程和它与空穴复合的过程有相同的几率。试求这种复合-产生中心的位置，并说明它能否成为有效的复合中心？4.1.载流子的漂移（drift）运动半导体中的载流子在外场的作用下，作定向运动---漂移运动。相应的运动速度---漂移速度。漂移运动引起的电流---漂移电流。------迁移率单位电场下，载流子的平均漂移速度Chapter4CarrierTransport(载流子输运)1漂移定性分析：迁移率的大小反映了载流子迁移的难易程度。可以证明：2迁移率（Mobility）3影响迁移率的因素不同材料，载流子的有效质量不同；但材料一定，有效质量则确定。对于一定的材料，迁移率由平均自由时间决定。也就是由载流子被散射的情况来决定的。半导体的主要散射（scatting）机构：*Phonon（lattice）scattering声子（晶格）散射*Ionizedimpurityscattering电离杂质散射*scatteringbyneutralimpurityanddefects中性杂质和缺陷散射*Carrier-carrierscattering载流子之间的散射*Piezoelectricscattering压电散射能带边缘非周期性起伏（1）晶格振动散射声学波声子散射几率：光学波声子散射几率：（2）电离杂质散射电离杂质散射几率：其中：NI=ND+NA总的散射几率：P=PS+PO+PI+----总的迁移率：主要散射机制电离杂质的散射：晶格振动的散射：轻掺杂时，电离杂质散射可忽略非轻掺杂时，杂质浓度电离杂质散射迁移率4迁移率与杂质浓度和温度的关系(1)迁移率~杂质浓度（2）迁移率与温度的关系轻掺：忽略电离杂质散射T晶格振动散射μ非轻掺：低温：电离杂质散射为主。

T电离杂质散射μ高温：晶格振动散射为主。T晶格振动散射μ5载流子的迁移率与电导率的关系(Mobility~Conductivity)-------殴姆定律的微分形式（1）殴姆定律的微分形式（2）电流密度另一表现形式（3）电导率与迁移率的关系6电阻率与掺杂、温度的关系（1）电阻率与杂质浓度的关系轻掺杂：μ~常数；n=NDp=NA

电阻率与杂质浓度成简单反比关系。非轻掺杂｛μ：杂质浓度μρn、p：未全电离;杂质浓度n（p）ρ杂质浓度增高时，曲线严重偏离直线。（2）电阻率与温度的关系μ：

T电离杂质散射μρ

*低温n（未全电离）：Tnρρμ：

T晶格振动散射μρ

*中温n（全电离）：n=ND饱和ρμ：

T晶格振动散射μρ

*高温n（本征激发开始）：Tnρρ例题例.室温下,本征锗的电阻率为47Ω·㎝，(1)试求本征载流子浓度。(2)若掺入锑杂质，使每106个锗中有一个杂质原子，计算室温下电子浓度和空穴浓度。设杂质全部电离。锗原子浓度为4.4×/㎝3,μn=3600/V·s且不随掺杂而变化.解:4.2强电场下的效应(Hight-FieldEffects)5.非平衡载流子的运动（1）扩散运动与扩散电流考察n型半导体的非少子的扩散运动沿x方向的浓度梯度空穴的扩散流密度（单位时间通过单位截面积的空穴数）Dp---空穴扩散系数---单位时间在小体积Δx·1中积累的空穴数----在x附近，单位时间、单位体积中积累的空穴数稳态时，积累=损失若样品足够厚，Lp表示空穴在边扩散边复合的过程中，减少至原值的1/e时所扩散的距离。表明在稳定光照下，某一时刻非平衡载流子浓度随位置x的变化规律是按指数规律衰减。空穴的扩散电流密度电子的扩散电流密度在光照和外场同时存在的情况下，非平衡载流子不仅做扩散运动，而且对漂移运动也有贡献。（2）漂移运动与漂移电流（3）总电流密度载流子的扩散与迁移均受散射影响，散射越厉害，迁移、扩散越困难，可以证明，（4）爱因斯坦关系6.连续性方程指扩散和漂移运动同时存在时，少数载流子所遵守的运动方程以一维n型为例来讨论：光照ε在外加条件下，载流子未达到稳态时，少子浓度不仅是x的函数，而且随时间t变化：*空穴积累率：空穴的扩散和漂移流密度空穴积累率复合率其它产生率------连续性方程讨论（1）光照恒定（2）材料掺杂均匀（3）外加电场均匀第四章半导体的界面特性4.1p-n结1.平衡p-n结空间电荷区的形成当p型半导体和n型半导体接触在一起时,在两者的交界面处存在着一个过渡区,通常称为p-n结.在内建电场作用下，载流子作漂移运动。开始，扩散》漂移内建电场漂移扩散=漂移（达到动态平衡）P区的空穴扩散到n区，并与n区中的自由电子相遇而复合，则在交界面p区一侧留下带负电荷的受主杂质中心。同样，n区的一侧会留下带正电荷的施主杂质中心。这些离子是不可自由移动的。通常把这个电荷区称为空间电荷区。在此区域若基本没有可自由运动的载流子，也可称它为耗尽区。内建电场的建立，对扩散运动起阻碍作用，所以空间电荷区又称阻挡层。EFn高于EFp表明两种半导体中的电子填充能带的水平不同。P-n结中费米能级处处相等恰好标志了每一种载流子的扩散电流和漂移电流互相抵消，没有净电流通过P-n结。2能带图n型半导体中的电子浓度为p型半导体中的电子浓度为3.接触电势差VD平衡时4.p-n结电流-电压特性现假设:1.势垒区的自由载流子全部耗尽,并忽略势垒区中载流子的产生和复合。2.小注入:注入的少数载流子浓度远小于半导体中的多数载流子浓度。在注入时，扩散区的漂移电场可忽略。（1）外加正向电压（电源正端接p型半导体，简称正偏）外加电场与内建电场方向相反，削弱了内建电场，因而使势垒两端的电势差由VD减小为（VD-Vf），相应地势垒区变薄。外加电场削弱了漂移运动，使:

扩散>漂移P区的空穴扩散到n区，且在Xn处形成空穴的积累，形成n区的非平衡少子ΔP(X),并向n区体内扩散，同时不断与n区多子电子相复合，直到空穴浓度减至平衡值pn0，便形成了空穴扩散电流。同时在Xp处也有一股向P区内部的电子扩散流，形成了电子扩散电流。这两股电流之和就是正向偏置下流过p-n结的电流。这种由于电场作用而使非平衡载流子进入半导体的过程称为电注入。根据电流连续性原理，通过p-n结中任一截面的总电流是相等的，只是对于不同的截面，电子电流和空穴电流的比例有所不同而已。考虑xp截面：忽略了势垒区载流子的产生和复合：为了定量讨论正向偏置p-n结的净扩散电流，必须先讨论正向偏置时，半导体内的载流子浓度分布。加正向偏置V后，结电压为（VD-V），在xp处注入的非平衡电子浓度为：在xn处注入的非平衡空穴浓度为：同理：-------肖克莱方程（2）外加反向电压（电源正端接n型半导体，简称反偏）外加电场Vr与内建电场方向一致，加强了内建电场，因而使势垒两端的电势差由VD增大为（VD+Vr），相应地势垒区加宽。外加电场加强了漂移运动，使:扩散<漂移势垒区两侧边界上的少数载流子被强电场扫过势垒区。使边界处的少子浓度低于体内。产生了少子的扩散运动，形成了反向扩散电流。类似于正向偏置的方法，可求得反向电流密度式中，Js不随反向电压变化，称为反向饱和电流密度；负号表示反向电流方向与正向电流方向相反。Jr与反向电压Vr无关，是因为当反向电压V的绝对值足够大时，边界上的少子浓度为零。p-n结的正向和反向电流密度公式可统一用下列公式表示：正向：V=Vf反向：V=-Vrp-n结的伏-安特性（3）p-n结伏安特性p-n结正偏时，正向电流随外加电压按指数规律增加，正向电流增长的速率很大。反向偏置时，反向电流很小，这就是p-n结的单向导电性。Ge、Si、GaAs：0.3、0.7、1V影响p-n结伏-安特性的主要因素：实际伏安特性曲线与理想曲线存在一定误差：正向低电压时，实验所得的电流偏大，正向电压较高时，电流偏小；反向电流偏大且不饱和。产生偏差的原因：（1）正向小电压时忽略了势垒区的复合；正向大电压时忽略了外加电压在扩散区和体电阻上的压降。（2）在反向偏置时忽略了势垒区的产生电流。p-n结的直流伏-安特性表明：1。具有单向导电性。2。具有可变电阻性。3.p-n结的交流特性表明,p-n结还具有可变电容的性质。特别是在高频运用时，这个电容效应更为显著。4.p-n结电容

p-n结电容往往使p-n结的整流特性变坏，晶体管的高频特性变坏。但p-n结的电容效应也可以加以应用。如变容二极管及某些集成电路中的电容。p-n结电容包括势垒电容和扩散两部分。（1）势垒电容CT由于势垒区电荷的变化表现出来的电容效应-势垒电容势垒电容可以类比平板电容。电压的变化，引起空间电荷的变化，这类同于平板电容的充放电。但他们也不完全相同，势垒电容的势垒宽度随外加电压V变化，不同电压对应于不同的电容值，而平板电容之间的距离不变，电容值不随外加电压而变化。势垒电容应用微分来表示对于线性缓变结对于突变结：由于正向电压V的变化引起扩散区中储存电荷Q的变化，相当于电容的充放电。这种电容称为扩散电容。(2)扩散电容CT与CD都与p-n结的面积S成正比，且随外加电压而变化，所以是一种非线性电容。点接触式二极管面积很小，CT、CD：0。5—1pF面结型二极管中的整流管面积大，CT、CD：几十—几百pF（3）总电容p-n结的总电容为两者之和：正向偏置p-n结时，以CD为主，Cj≈CD反向偏置p-n结时，以CT为主，Cj≈CT5.p-n结的击穿在反向偏置下，当反向电压很大时，p-n结的反向电流突然增加，从而破坏了p-n结的整流特性--p-n结的击穿。p-n结中的电场随着反向电压的增加而增加，少数载流子通过反向扩散进入势垒区时获得的动能也就越来越大，当载流子的动能大到一定数值后，，当它与中性原子碰撞时，可以把中性原子的价电子激发到导带，形成电子-空穴对——碰撞电离。

(1)雪崩击穿新产生的电子—空穴对再分别与其它的中性原子碰撞，又产生新的电子—空穴对。如此连锁反应，使得势垒区中载流子的数量倍增式的急剧增多，因而p-n结的反向电流也急剧增大，形成了雪崩击穿。影响雪崩击穿电压的主要因素：1.掺杂浓度:掺杂浓度大,击穿电压小.2.势垒宽度:势垒宽度足够宽.

3.禁带宽度:禁带宽度越宽,击穿电压越大.4.温度:温度升高,击穿电压增大.(2)齐纳击穿(隧道击穿)是掺杂浓度较高的非简并p-n结中的击穿机制.根据量子力学的观点,当势垒宽度XAB足够窄时,将有电子穿透禁带.当外加反向电压很大时,能带倾斜严重,势垒宽度XAB变得更窄.造成很大的反向电流.使p-n结击穿.影响齐纳击穿电压的主要因素：1.掺杂浓度:掺杂浓度大,击穿电压小.

2.禁带宽度:禁带宽度越宽,击穿电压越大.3.温度:温度升高,击穿电压下降..齐纳击穿电压具有负的温度系数,而雪崩击穿电压具有正的温度系数,这种温度效应是区分两种击穿机构的重要方法.掺杂浓度高,反向偏压不高的情况下,易发生齐纳击穿.相反,易发生雪崩击穿.(3)热击穿禁带宽度较窄的半导体易发生这种击穿.6.p-n结中的隧道效应当p-n结的两边都是重掺杂时:(1)费米能级分别进入导带和价带.(2)势垒十分薄.在外加正向或反向电压下,有些载流子将可能穿透势垒产生额外的电流.—隧道电流平衡时加正向电压的情况加反向电压的情况7.p-n结的光生伏特效应如果用hν>Eg的光照射具有p-n结结构的半导体表面,那么只要结的深度在光的透入深度范围内,光照的结果将在光照面和暗面之间产生光电压.—光生伏特效应.试述平衡p-n结形成的物理过程..它有什么特点?画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向.2.内建电势差VD受哪些因素的影响?锗p-n结与硅p-n结的VD哪个大?为什么?3.试比较平衡p-n结,正向偏置p-n结,反向偏置p-n结的特点.4.写出p-n结整流方程,并说明方程中每一项的物理意义?5.p-n结的理想伏-安特性与实际伏-安特性有哪些区别?产生的原因是什么?复习与思考6.p-n结为什么有电容特性?与普通电容相比有哪些相似之处?有哪些区别?7.p-n结击穿主要有哪几种?说明各种击穿产生的原因和条件.影响它们的因素有哪些?8.在隧道二极管中,n区常重掺杂使EFn位于导带中,p区重掺杂使EFp位于价带中,画出这种二极管在零偏时的能带图,并说明外加正偏或反偏时,能带将如何变化?9.隧道二极管与一般p-n二极管的伏-安特性有什么不同?它有什么优点?10.解释光生伏特效应,说明太阳能电池的工作原理.4.2金-半接触1.能带图(1)M-S(n型),Wm>Wsn型阻挡层(2)M-S(n型),Wm<Wsn型反阻挡层(3)M-S(p型),Wm<Wsp型阻挡层(4)M-S(p型),Wm>Wsp型反阻挡层（对阻挡层而言）金属与半导体接触可以形成阻挡层（肖特基势垒）与反阻挡层，前者具有与p-n结相似的整流特性，而后者具有欧姆特性。外加电压对n型半导体的影响：（1）加正电压（金属接“+”）2.整流特性（2）加反向电压（金属接“－”）扩散理论：假设势垒区宽度较半导体内的电子的平均自由程长，必须同时考虑电子在势垒区的漂移和扩散运动。热电子发射：假设势垒区宽度较电子的平均自由程短，故可略去电子在势垒区的碰撞，当电子的热运动有足够大的动能超越势垒的顶点时，就可以自由地通过势垒区进入金属。同样，金属中能超越势垒顶的电子也都能到达半导体内。Ge、Si、GaAs：迁移率较大，则电子平均自由程较大。

一般采用热电子发射理论，