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《半导体p-n结,异质结和异质结构03》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、半导体，本征半导体，非本征半导体半导体:最外层价电子填满了价带，导带没有电子，有一定带隙宽度。在一定条件下使价带中的电子获得能量跃迁到导带中，在价带中形成空穴，在导带中出现电子时，半导体导电。 本征半导体:不掺杂的半导体。此时的费米能级在带隙的中间。价带中的电子靠热激发或光激发直接跃迁到导带，使空穴和电子的浓度相等。随着温度的升高本征半导体的导电性能变大。 非本征半导体:是掺杂的半导体。由于在价带和导带分别加入的空穴和自由的电子，使半导体的导电性能发生改变。如：五价的杂质原子（P,As）掺入四价Si后必有一个电子成为自由电子运动在导带中，形成电子导电类型的n型半导体。由于有较高
2、能量的自由电子的进入导致原来在带隙中的费米能级逐渐向上移。如果在半导体中加入三价的杂质原子（B），与硅的结合将有一个键悬空，形成空穴，此空穴可以在价带中自由移动，形成了空穴导电类型的p型半导体，由于有空穴的进入导致原来在带隙中的费米能级逐渐向下移。本征半导体载流子浓度ni,pi本征半导体:ni=pi=n=p=4.9E15(memh/mo）^3/4T^3/2exp(-Eg/2KT)=AT^3/2e^(-Eg/2KT)是温度T,禁带宽度Eg的函数,温度越高,ni越大,Eg越宽,ni越小T为3OOK时,Si:ni=pi=1.4E10/cm*-3nipi=1.96E20/cm^-3杂质
3、半导体ni,电子浓度n,空穴浓度p之间的关系n=nie^(Ef-Ei)/kT,P=nie^(Ei-Ef)/kT,ni^2=npEi本征费米能级Ef杂质费米能,在n型半导体中,n＞p,因此,Ef＞Ei在p型半导体中,p＞n,因此,Ei＞Efn型p型半导体的能带结构EoEcEvEi,EfiEgEfnEfpEsXsWnWpp-n结形成的内部机理施主和受主,电子和空穴(载流子,移动电荷),空间电荷(固定离子)多数载流子和少数载流子,(载流子的扩散运动,空间电荷区的形成,内建电场的建立),内建电场阻止多数载流子的进一步扩散,增强了少数载流子在反方向的漂移运动,最后达到动态平衡(热平衡,电
4、中性),随温度变化时,平衡被破坏)几个重要参数和概念接触电位差:由于空间电荷区存在电场,方向由N到P,因此N区电位比P区高,用V表示,称作接触电位差,它与半导体的类型(禁带宽度),杂质掺杂浓度,环境温度等密切相关,一般为0.几V到1.几V势垒高度:在空间电荷区内电子势能为-qV,因此电子从N区到P区必须越过这个势能高度,该高度称作势垒高度PN结的伏安(I-V)特性：I为流过PN结的电流；Is为PN结的反向饱和电流，与温度和材料有关的参数，V为外加电压；Vt=kT/q,为温度的电压当量（Vt=26mV.），当外加正向电压V为正值且比Vt大几倍时,正向电流随正向电压的增加按指数规律
5、增大,PN结为正向导通状态.外加反向电压即v为负值，且
6、v
7、比Vt大几倍时，PN结只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN结呈反向截止状态。由PN结的I/V特性曲线得到：PN结具有单向导电性和非线性伏安特性.PN结的正向导电性在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，甚至消失，多数载流子在电场的作用下可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导电性。PN结加反向电压时,
8、空间电荷区变宽,电场增强,阻止了多数载流子的扩散,而P区和N区的少数载流子电子和空穴沿反向电场运动,产生反向漏电流,由于少子是本征激发,它决定于温度而不决定于反向电压,当反向电压增大到一定程度足以把少子全部吸引过来时,电流达到恒定,称作反向饱和漏电流,当反向电压再增大电流突然增大时,称作PN结击穿。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁.PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变,反向时电容减小正向时电容增大.PN结的反向电压特性及电容特性半导体同质p-n结,异质结的形成采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同
9、一块半导体上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称PN结。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。制造同质PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法、外延生长法等。制造异质结通常采用外延生长法。PN结的应用根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基本特性可以制造多
