22PN结的形成及特性 221PN结的形成一》 222PN结的单向导电性一》 22.3PN结的反向击穿一》 224PN结的电容效应一》 HOME
2.2.1 PN结的形成－》 2.2.2 PN结的单向导电性－》 2.2.3 PN结的反向击穿－》 2.2.4 PN结的电容效应－》 2.2 PN结的形成及特性
22.1PN结的形成 1.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FN结 工艺简介: 铝球 P型 (1)合金法 PN结 铝丝 烧结后智 N型硅片 N型 N结 图1-5-1合金法制造的PN结 HOME BACKNEX
2.2.1 PN结的形成 1. 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 几 金丝(中=0.05mm) 含镓0.3~0.5% 脉冲 (3)平面扩散法 上美金锡锑合金 属支架 ≈10004 N外延层 ⊥(=0.8~19cm N衬底 N k=103Q,cm的硅片 ①衬底研磨抛光 ②外延N层 ③氧化 窗口 电极(铝 2 N 中90μ N N HOM ④光刻窗口 ⑤硼扩散、氧化一 ⑨光刻蒸铝焊电极Ex
2.2.1 PN结的形成 （2）电形成法 （3）平面扩散法
2.2.1PN结的形成 2.PN结的形成过程 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:Ⅳ结(空间电荷区、耗尽层、势垒区、 阻挡层) 388 +十十 十十十 c=c中十t中 P区 N区 HOME BACKNEX
（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） 2. PN结的形成过程 2.2.1 PN结的形成
2.2.1PN结的形成 小7因浓度差→多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 结 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。 HOME BACK NEXT
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 2.2.1 PN结的形成 小 结
+2.2.2PN结的单向导电性 考虑外加电压于PN结上,根据外加电压的极性有两种情况 1.PN结加正向偏置电压(正偏):P区接电源正极,或使 P区的电位高于N区 PN结加正向电压时的导电情况 外加电压使内电场减小以致 。+t 。+十十十 °阻挡层变窄 。++ 。+t 多子形成的扑散电流增加 从电源正极有流入P区 E 的正向电流 PN结加正向电压时的导电情况 HOME BACK NEXT
考虑外加电压于PN结上，根据外加电压的极性有两种情况 1. 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
2.2.2PN结的单向导电性 2PN结加反向偏置电压(反偏): N区接电源正极,或使得 N区的电位高于P区 PN结加反向电压时的导电情况 外加电压使内电场增加以致 e+e++ °阻挡层加宽 +十+ 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 R E 从电源正极有流入N区的 PN结加反向电压时的导电情况 很小的反向电流 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。 HOME BACK NEXT
2 PN结加反向偏置电压（反偏）： 2.2.2 PN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
2.2.2PN结的单向导电性 3PN结VI特性(伏安特性)表达式 iD=Is(e"D/T- ipr mA 其中 s——反向饱和电流 0.5 温度的电压当量 i vPN结外加电压 -1.0 .5 1.00pV 常温下(T=300°K) PN结的伏安特性 KT =26mV HOME BACK NEXT
其中 PN结的伏安特性 iD/m A 1.0 0.5 iD =–IS –1.0 –0.5 0 0.5 1.0 D/V ( 1) / D S D = − v VT i I e IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 常温下（T=300°K） T 26mV kT V q = = 3 PN结V- I 特性（伏安特性）表达式 vD——PN结外加电压 2.2.2 PN结的单向导电性
2.2.2PN结的单向导电性 结论 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。 HOME BACK NEXT
• 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 2.2.2 PN结的单向导电性
223PN结的反向击穿 1.N结的反向击穿现象 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 HOME BACK NEXT
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。 iD O VBR D 2.2.3 PN结的反向击穿 1. PN结的反向击穿现象