半导体物理第10次

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1、欧姆接触如果两种材料接触处的电阻很小，而且电阻与电流方向及大小无关，则称这种电接触为欧姆接触。欧姆接触应该具有电学和机械稳定性，而且不应该存在少子的注入现象；好的欧姆接触应当具有10-5Wcm2或者更低的电阻率。方法：金属半导体化合物、同型结金属-半导体欧姆接触可以利用带有积累层的金半接触作为欧姆按触，这时金属的热电子功函数应该比N型半导体的小或者比P型半导体的要大。缺点：满足以上要求的金属-半导体组合非常少。另外，这种金半接触或多或少存在少子的注入现象。同型结P+P，N+N由导电类型但载流子浓度不同

2、的两种材料形成的N+-N结或P+-P结称为同型结，其中N+或P+区为重掺杂浓度区。同型结具有很大的实际意义，可以用在1、电极制备2、避免向N区注入空穴N+N结设N+区施主浓度为ND2，N区则为ND1，浓度变化为台阶状。由于电子从N+向N区的扩散，靠近界面的N+区缺少电子形成正空间电荷区，而在N区则引起电子积累形成负空间电荷区。电荷的分离和空间电荷区的形成引起电场的产生，因而能带发生弯曲，形成势垒。与PN结不同，同型结重掺的一边为耗尽区，轻掺的一边为积累区。接触电势差与能带弯曲同型结PN结I-V特性

3、与串联的PN结相比，N+N和P+P上的压降很小，因此所以在偏压较小时，不管偏压方向如何，同型结的I-V特性为线性。因同型结只涉及一种载流子，Js与PN结的不同。I－V特性图示大偏压小偏压N+-N结非线性伏安特性：反偏压反向偏置随着电场强度的增加，载流子耗尽区向N区体内扩展，因此，N区电阻将增加一些，伏安特性的反向电流曲线偏离线性关系。反向偏置时空穴被排斥（抽出），相应的电子浓度也要下降以保持电中性。因此，N+-N结作为避免向N区注入空穴的结而可以利用。正向偏置随着偏压的增加，空穴在边界处积累（注

4、入），相应的电子浓度也要增加，因此N+N结的电阻降低。因此，伏安特性的正向电流变为非线性。正偏压越大，非线性越强。I-V特性图示隧道效应矩形势垒任意势垒利用同型结实现欧姆接触直接利用金属-半导体形成欧姆比较困难。因为隧道效应，金属-重掺半导体肖特基势垒电阻较小。P+P、N+N在小偏压时I-V有线性关系，即有电阻特性。因此M1/P+/PN/N+/M2结构可以实现欧姆接触所需的线性特性。好处：可在较大范围内选取金属。半导体三极管-T三极管的极、区、结基极、基区b发射极、发射区、发射结b集电极、集电区、集电

5、结c三极管的放大作用共基极共发射极共集电结条件：发射极正向偏置、集电极反向偏置。共基极接法（NPN三极管）由于发射极正向偏置，势垒降低，电子从发射区注入到基区（Ie）。注入到基区的电子（非平衡少子）在基区中扩散形成扩散电流。由于集电结反偏，集电结势垒增大，基区中扩散到集电结附近的电子全部被集电结吸收（Ic）。基区中的空穴在发射极偏压的作用下也向发射区注入（Ib）。为了减小载流子在基区的复合，要求基区很薄。发射效率忽略基区中载流子的产生和复合，则流过发射极的电流应该等于基区进入发射区的空穴电流和发射区进

6、入基区的电子之和，即。发射效率注入电子电流/发射极总电流，即提高发射效率的方法：不对称结为了提高发射效率，即使发射效率尽可能接近1，要求基区注入到发射区的空穴电流小。通过提高基区掺杂浓度的办法可以降低基区的空穴浓度，从而减小基区注入到发射区的空穴电流浓度。一般基区施主的浓度为发射区受主浓度的100倍左右。集电极电流假如不考虑基区中载流子的产生与复合，则从发射极注入到基区的电子流最后全部被集电结吸收。为了实现高的接受效率，要求基区较薄以减少复合，同时要求集电区面积较大，使得各个方向的载流子都可以被收集

7、。共基极接法的电压放大因为集电结反向偏压的变化并不改变集电结电流的大小，因此RL可以取得很大，而rbe由于发射极正向偏置，所以很小，因此电压放大倍数可以很大。共射极接法的放大倍数因此只要Ib有很小的变化，Ic就会有很大的变化（b倍），因此可以在负载上获得放大的信号。结场型晶体管-JFET双极型晶体管：电子、空穴单极型晶体管：单一载流子，JFET，MOS源极S、漏极D、栅极GN沟道P沟道工作原理G-S间加反向电压，因此P+N二极管反偏，随着反向偏压的增加，耗尽层扩大。因此S-D之间的电阻增大。控制G-S

8、电压的大小可以控制流过S-D之间的电流。一般N区很窄，因此栅极电压的微小变化就会导致S-D间电阻的很大变化，由此实现信号放大的目的。特点由于栅极反向偏置，流过的电流很小，所以是电压控制型器件。只要有很小的电流即可以控制很大的电流或功率。MOS和MIS结构MOS:Metal-Oxide-SemiconductorMIS:Metal-Insulator-SemiconductorMOSFETMOS器件可以说是集成电路的基本构成单元之一，是半导体平面工艺得以推