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文档简介

PN结的形成及特性2.2.1

PN结的形成PN结的形成条件两种导电类型的半导体共居于同一块半导体单晶中，在交界面上形成PN结

工艺简介：（1）合金法2.2.1PN结的形成

（2）电形成法

（3）平面扩散法（1）两边的浓度差引起载流子的扩散运动（2）复合形成内电场：阻挡扩散，促使漂移（3）扩散和漂移动态平衡：PN结（空间电荷区、耗尽层、势垒区、阻挡层）PN结的形成过程2.2.1PN结的形成

因浓度差

空间电荷区形成内电场

内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。平衡PN结中扩散电流和漂移电流大小相等而方向相反，所以外观PN结中没有电流。多子的扩散运动

由杂质离子形成空间电荷区

2.2.1PN结的形成

小结考虑外加电压于PN结上，根据外加电压的极性有两种情况PN结加正向偏置电压（正偏）：PN结加正向电压时的导电情况2.2.2

PN结的单向导电性外加电压使内电场减小以致

阻挡层变窄多子形成的扩散电流增加漂移电流减小从电源正极有流入P区的正向电流P区接电源正极，或使P区的电位高于N区

2

PN结加反向偏置电压（反偏）：2.2.2PN结的单向导电性

PN结加反向电压时的导电情况

由于在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。N区接电源正极，或使得N区的电位高于P区外加电压使内电场增加以致

阻挡层加宽扩散电流进一步减小趋于零少子形成的漂移电流居支配地位从电源正极有流入N区的很小的反向电流

其中PN结的伏安特性IS——反向饱和电流VT——温度的电压当量常温下（T=300°K）3PN结V-I特性（伏安特性）表达式vD——PN结外加电压2.2.2PN结的单向导电性

PN结正偏时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻；PN结导通PN结反偏时，仅有很小的反向漂移电流，呈现高电阻。PN结截止∴PN结具有单向导电性。4结论2.2.2PN结的单向导电性

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。2.2.3

PN结的反向击穿PN结的反向击穿现象击穿的物理本质（1）雪崩击穿：碰撞电离（2）齐纳击穿：场致激发（3）热击穿：PN结过热

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆2.2.3PN结的反向击穿

强电场将阻挡层内中性原子的价电子直接变为自由电子功率损耗

PN结温升高

本征激发加剧

反向电流更大

连锁反应反向电压增加

少子漂移加快

动能增加

碰撞电离

连锁反应

势垒电容示意图电容是电荷在两个极板间的积累效应。外加电压变化

势垒层宽度变化

积累在势垒层的电荷变化1、势垒电容CB

：PN结内载流子的复合相当于电荷的积累，所以PN结呈现电容效应正偏和反偏时都有CB。正向电压越大，CB越大。2.2.4

PN结的电容效应扩散电容示意图2、扩散电容CD：载流子向对方区域的扩散，必须有浓度差，即P(N)区有电荷的积累。外加电压变化

P(N)区浓度差变化正偏时才存在CD。正向电流越大，CD越大2.2.4PN结的电容效应Cj=CB

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