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文档简介

PN结的形成及特性2.2.1

PN結的形成PN結的形成條件兩種導電類型的半導體共居於同一塊半導體單晶中，在交界面上形成PN結

工藝簡介：（1）合金法2.2.1PN結的形成

（2）電形成法

（3）平面擴散法（1）兩邊的濃度差引起載流子的擴散運動（2）複合形成內電場：阻擋擴散，促使漂移（3）擴散和漂移動態平衡：PN結（空間電荷區、耗盡層、勢壘區、阻擋層）PN結的形成過程2.2.1PN結的形成

因濃度差

空間電荷區形成內電場

內電場促使少子漂移

內電場阻止多子擴散

多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。平衡PN結中擴散電流和漂移電流大小相等而方向相反，所以外觀PN結中沒有電流。多子的擴散運動

由雜質離子形成空間電荷區

2.2.1PN結的形成

小結考慮外加電壓於PN結上，根據外加電壓的極性有兩種情況PN結加正向偏置電壓（正偏）：PN結加正向電壓時的導電情況2.2.2

PN結的單向導電性外加電壓使內電場減小以致

阻擋層變窄多子形成的擴散電流增加漂移電流減小從電源正極有流入P區的正向電流P區接電源正極，或使P區的電位高於N區

2

PN結加反向偏置電壓（反偏）：2.2.2PN結的單向導電性

PN結加反向電壓時的導電情況

由於在一定的溫度條件下，由本征激發決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。N區接電源正極，或使得N區的電位高於P區外加電壓使內電場增加以致

阻擋層加寬擴散電流進一步減小趨於零少子形成的漂移電流居支配地位從電源正極有流入N區的很小的反向電流

其中PN結的伏安特性IS——反向飽和電流VT——溫度的電壓當量常溫下（T=300°K）3PN結V-I特性（伏安特性）運算式vD——PN結外加電壓2.2.2PN結的單向導電性

PN結正偏時，具有較大的正向擴散電流，呈現低電阻；PN結導通PN結反偏時，僅有很小的反向漂移電流，呈現高電阻。PN結截止∴PN結具有單向導電性。4結論2.2.2PN結的單向導電性

當PN結的反向電壓增加到一定數值時，反向電流突然快速增加，此現象稱為PN結的反向擊穿。2.2.3

PN結的反向擊穿PN結的反向擊穿現象擊穿的物理本質（1）雪崩擊穿：碰撞電離（2）齊納擊穿：場致激發（3）熱擊穿：PN結過熱

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆2.2.3PN結的反向擊穿

強電場將阻擋層內中性原子的價電子直接變為自由電子功率損耗

PN結溫升高

本征激發加劇

反向電流更大

連鎖反應反向電壓增加

少子漂移加快

動能增加

碰撞電離

連鎖反應

勢壘電容示意圖電容是電荷在兩個極板間的積累效應。外加電壓變化

勢壘層寬度變化

積累在勢壘層的電荷變化1、勢壘電容CB

：PN結內載流子的複合相當於電荷的積累，所以PN結呈現電容效應正偏和反偏時都有CB。正向電壓越大，CB越大。2.2.4

PN結的電容效應擴散電容示意圖2、擴散電容CD：載流子向對方區域的擴散，必須有濃度差，即P(N)區有電荷的積累。外加電壓變化

P(N)區濃度差變化正偏時才存在CD。正向電流越大，CD越大2.2.4PN結的電容效應Cj=CB

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