第18章 半导体器件物理new

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1、第18章半导体器件物理基础18.1p-n结18.1p-n结在该部分内容中，我们将解决如下的问题……18.2半导体表面18.3金-半接触1、p-n结的形成和杂质分布2、平衡p-n结3、非平衡p-n结4、电容和击穿电子科技大学光电信息学院陈德军18.1p-n结——形成和杂质分布18.1p-n结——形成和杂质分布p-n是一种由n型半导体和p型半导体构成的特殊的突变结非均匀半导体1.合金法xx⇒N(x)=NjD3.离子注入法4.外延法+p−n结突变结合金结和高表面浓度的浅扩散结等……线性缓变结低表面浓度的深扩散结等……电子科技大学光电信息学院陈德军电

2、子科技大学光电信息学院陈德军18.1p-n结——形成和杂质分布18.1p-n结——平衡p-n结空间电荷区和自建场线性缓变结空间电荷区形成的根本原因——p-n结为非均匀半导体，将引入载流子的扩散运动E（自建场）xNjAD负电中心x>xj⇒NA

3、息学院陈德军电子科技大学光电信息学院陈德军118.1p-n结——平衡p-n结18.1p-n结——平衡p-n结平衡p-n结能带图平衡p-n结的接触电势差ECpECnEFn任何平衡系统内费米能级是统一的qV=E-E（接触前）EipqVDEinDFnFpEFp电子总是从费米能级高的地方流向费米能级低的地方→直至费EVpEVn假设该p-n结为同质结米能级统一，流动结束xpxnn区和p区的平衡电子浓度分别为:ECppnqVE−EDn=nexp(Fni)En0iECnKTipBEEFCpqVV:接触电势差EFp−EiEinDDnp0=niexp()EVpEEECnKBTqVDipFqV:势

4、垒高度势EVnEEFnDFpn1垒Einlnn0=(E−E)EVpFnFP区势nKTqVp0BD垒E区Vn1KBTnn0KTNNv=(E−E)=(ln)=Bln(DA)qVD=EFn-EFp（接触前）DFnFp2qqnqnp0i电子科技大学光电信息学院陈德军电子科技大学光电信息学院陈德军18.1p-n结——平衡p-n结18.1p-n结——平衡p-n结平衡p-n结的载流子分布平衡p-n结的接触电势差1KTnKTNNBn0BDAv=(E−E)=(ln)=ln()DFnFp2qqnqnp0i对电子而言：EipE(x)=E+qV−qV(x)iinD电子科技大学光电信息学院陈德军电子科技

5、大学光电信息学院陈德军18.1p-n结——平衡p-n结18.1p-n结——平衡p-n结平衡p-n结的载流子分布平衡p-n结的载流子分布np0&pp0np0&pp0结区载流子浓度推导：结区载流子浓度推导：nn0&pn0nn0&pn0qV−qV(x)E(x)=E+qV−qV(x)DiinDn0(x)=nn0exp(−)Ei(x)KBTE−E(x)EF−Ein−qVD+qV(x)⎧V(xn)=VD⇒n0(xn)=nn0n(x)=nexp(Fi)=nexp()⎪0iKTi⎨qVDBKBT⎪V(xp)=0⇒n0(xp)=nn0exp(−)=np0KT⎩BE−EqV−qV(x)FinD=n

6、exp()exp(−)i同理KTKTBB可得⎧p0(xn)=pn0qVD−qV(x)qVD−qV(x)⎪=nn0exp(−)p0(x)=pn0exp()⎨p(x)=pexp(qVD)=pKBTKBT⎪0pn0KTp0⎩B电子科技大学光电信息学院陈德军电子科技大学光电信息学院陈德军218.1p-n结——平衡p-n结18.1p-n结——平衡p-n结耗耗平衡p-n结的载流子分布尽平衡p-n结的载流子分布尽np0&pp0区np0&pp0区总结：1、n区（x>=xn）n&pnn0&pn0设势垒高度为0.7evnn0&pn0n0n02、p区（x<=xp）np0&pp0则在qV（x）=0.6

7、ev处0.1evqVqVn=nexp(−D)p=pexp(−D)qVD−qV(x)np0n0n0p0n(x)=nexp(−)≈n0KTKT0n0BBKT50B3、结区（xn