半导体物理课程PN结自习报告

《半导体物理》课程PN结自习报告2021--2022学年度第一学期1PN结简介采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，在一块完整杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，我们称两种半导体图1PN结结构示意图2PN结特性PN结最显著也是应用最广泛的特性是其单向导电性和击穿特性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如二极管、三极管。都是依靠PN结的单向图2PN结加正向电压时图3PN结加反向电压时电阻是很大的，可以认为是不导通。这样就说明了PN结的单向导电性。3PN特性的应用PN结基本特性可以制造多种功能的晶体管，在不同的领域发挥太阳能电池作为新能源之一，在解决碳中和问题上可以发挥巨大的作用。太阳能电池生产因此,如果能够保证电池有良好的欧姆接触,又可以提高电池的短路电流和开路电压,将大大有效检测，使氧传感器在测量精度、敏感范围、高环境适应性、小中性区上制作Pt检测电极，SiO2层区域制作Pt加热电极，有源区n结及检测Pt电极上表面利紫外探测器因在火焰探测、臭氧层空洞监测、紫外通信、国防预警与跟踪等方面具有广泛应半导体-金属（MSM）结构,基于该结构的紫外探测器往往具技术（PLD）在GaN厚膜上生长Ga2O3薄膜,制备获得了GaN/Ga2O3pn结应度及高的探测率,展现出较好的自供电紫外探测器特性。相对于市场上其他紫外探测器有明显的优点PN结现象距离我们已经有几十年、近百年的历史与新的应用在不断发现。PN结依旧具有重大的研的领域有所突破意味着整个电子行业都有可能迎来发展机会。另一方面，我们学习电子的过程中也应该从基础学起，学号PN结这类基础的理论才能5参考文献[4]基于GaN/Ga2O3pn结自供电紫外探测器的制备及性能研究[D].时浩泽.浙江理工大《半导体物理》课程PN结自习报告2021--2022学年度第一学期PN结的工作原理及其应用二极管、三极管及可控硅等许多半导体器件的于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散，因失去空穴而带负电；而N型区的电子向P型区扩散，因失去电被削弱，使得阻挡层变窄，扩散运动因此增强。这样有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少时，扩散运动效果不等于漂移运动效果，因而PN内载流子浓度很小，电阻很大，耗尽层外的P区和N区中载流子浓度电阻很小，所以外加正向偏压基本降落在耗尽层。此时外电场将多数载向耗尽层使其变窄，削弱了内电场，破坏了原来的平衡，扩散运动效果漂移运动效果减弱。由于电源的作用，扩散运动将源源不断地进行，从N区的空穴流，这种由于外加正向偏压的作用使非平衡载流子进人半导程称为非平衡载流子的电注入，即PN结的导通压产生的电场与内建电场方向一致。致使耗尽层的电场坏了载流子的扩散运动和漂移运动之间的原有平衡，增流大于扩散流。形成漂移电流，扼制了扩散电流，因少度基本不变化。所以反向偏压时少子的浓度梯度也较小边界处的少子可以认为是零。这时少子的浓度梯度不再流也不随电压变化，所以在反向偏压下，pn结的电流较小并且趋于不变即PN电容。PN结上外加电压的变化，引起势垒区的空间电别的，通常的电容器能隔直流，而PN结则明显的通过直流。因此不能用PN结为真空电容率或真空介电常数，N。为低掺杂少数载流子电子和N区的少子空穴会随偏压的增大而指地方，少数载流子多，远离PN结时，少数载流子数目减少，故有电容效应，我在同一块硅片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的PN结叫同质结，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。在P型半目前的主要应用是利用PN结具有单向导电性，制造元器件。如：半导体整纪最不可或缺的重要技术之一，在国家安全与经济竞空间电荷区的载流子在反偏电压下与晶格原子发生碰撞，从价键上碰撞出电子，形成电子-空穴其三，LED发光二极管，LED发光二极管是当今照明领域中最具发展前景的照明产品之一，发光抗冲击穿性能好，功耗低，寿命长，无污染等特点。由于LED的P【1】刘恩科,朱秉升，罗晋升.半导体物理学,第三版[M].北京：电子工业出版社.【3】邹建，扶新.雪崩光电二极管温漂特性的实验研究[J]压电与声光.【4】刘树林，张华曹，柴常春.半导体器件物理[M].北京：电子工业出版社，2诚信考试，诚信做人。答1）PN结的结构：们的交界处就出现不同载流子的浓度差。因此，空穴会从p区向n正电荷区；在PN结附近n区一侧出现了负电荷区，即形成了空间电荷区。在空间电荷区形成后，由于正负电荷之间的相互作了内建电场，其方向是从带正电的n区指向带负电的p区。显然，这方向与载流子扩散运动方向相反，因此内建电场起着阻碍的作用。同时，内建电场将使n区的空穴向p区漂移，使p区的电子向n区漂移，即漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从n区漂移到p正向偏压在势垒区中产生了与内建电场方向相反的电场，因而减弱了势垒区的电荷数量的改变，从而显现电容效应。当所加的正向偏压升高时，PN结变窄，空间电荷区变窄，结中空间电荷量减少，相当于电容放电。同理，当正向偏压保持电中性的空穴也相应增加，即扩散区的电荷数量随外加电压变化而变化，雪崩击穿：载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对，新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子—空穴对，如此连锁反应，使得载流子数量急剧增加，从而引起雪崩击穿。雪在强电场的作用下，由于隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入导带引反向电压逐渐增大时，对于一定的反向电流所损耗的功率也增大，这将产生大量热量。如果没有良好的散热条件使这些热能及时传递出去，则将引起结温上p区价带中的电子可能穿过禁带到n区导带，从而产生2.举例说明PN结在某一方面的应用。等，所以在电子电路中的过热和过载保护、工业自动控制领域的温度控制和医而反向电流IS满足元件，把敏感元件、放大电路和补偿电路集成在同一芯片上的温度传感器，主我国工业现代化的进程和电子信息产业的持续高速增长，带动了传感器市场的快速崛起，而温度传感器作为一种重要的传感器，占整个传感器总需求量人流量和风速测量、液位指示、紫外光和红外光测量、微波功率测量等，广泛应用于彩电、电脑彩色显示器、开关电源、热水器、冰箱、家用设备、汽车等诚信考试，诚信做人。产生及复合作用:(4）玻耳兹曼边界条件—─在耗尽层两端，载流子分布满足诚信考试，诚信做人。图表2理想pn结的J-V曲线诚信考试，诚信做人。诚信考试，诚信做人。太阳能电池发电的原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射直接转换诚信考试，诚信做人。极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5~《半导体物理》课程PN结自习报告2021--2022学年度第一学期在一块n型（或p型）半导体单晶上，用适当的工艺方法（如合金法的不同区域分别具有n型和p型的导电类型，在两者的交界面处就形成了pn电荷严格平衡空穴电荷。因此，单独的n型和p型半导体是电中性的。留下了不可动的带负电荷的电离受主，这些电离受主，没离施主和电离受主所带的电荷称为空间电荷。它们所存在小，所以外加正向偏压基本降落在势垒区。正向偏压电场方向相反的电场，因而减弱了势垒区中的电场强垒区电场增强，破坏了载流子的扩散运动和漂移运动关系迅速增大。在室温下，k0T/q=0.026V，为负号表示电流密度方向与正向时相反。而且反向电流密度为常量，与外加J∝T^(3+γ/2)exp[(qVf当反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，称为反向击穿。而击穿在高掺杂的情况下，因耗尽层宽度很窄，不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，是价电子脱离共价键束缚，产生电子-首先是点接触型二极管，由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接形也可做成面接触型二极管，采用合金法工艺制成。结面积大，能够流过较大的电流，但其结电容大，因而只能在较低频而平面二极管是采用扩散法制成的。结面积较大的可用于大功率整流，结在半导体体电阻和引线电阻，所以在外接正向电压时，的情况下，这种影响更为明显。由于二极管表面漏《半导体物理》课程PN结自习报告2021--2022学年度第一学期PN结的原理与应用一、PN结的结构和电学特性PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触处就出现了电子和空穴的浓度差。由于自由电子和空电子从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们电子，留下了带正电的杂质离子。开路中半导体中的在空间电荷区形成后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区形成场减弱。因此，漂移运动的结果是使空间电荷区最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留2)齐纳击穿：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的PN结内。由于掺杂浓度很高，PN结很PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有（4）PN结的电容效应PN结除了具有单向导电性外，还有一定的电容效应。按产生电容的原因可分为：1)势垒电容CB势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。势垒电容的示意图如下图。2)扩散电容CD扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成