华工半导体物理期末总结.docx

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1、一、p-n结1.PN结的杂质分布、空间电荷区，电场分布（1）按照杂质浓度分布，PN结分为突变结和线性缓变结　突变结---P区与N区的杂质浓度都是均匀的，杂质浓度在冶金结面处（x=0）发生突变。单边突变结---一侧的浓度远大于另一侧，分别记为PN+单边突变结和P+N单边突变结。后面的分析主要是建立在突变结（单边突变结）的基础上突变结近似的杂质分布。线性缓变结---冶金结面两侧的杂质浓度均随距离作线性变化，杂质浓度梯a为常数。在线性区　　线性缓变结近似的杂质分布。空间电荷区：PN结中，电子由N区转移至P区，空穴由P区转移至N区。电子和空穴的转移分别在N区和P区留下了未被补偿的施主离子和受主离子。它

2、们是荷电的、固定不动的，称为空间电荷。空间电荷存在的区域称为空间电荷区。（1）电场分布2.平衡载流子和非平衡载流子（1）平衡载流子--处于非平衡状态的半导体,其载流子浓度为n0和p0。（2）非平衡载流子--处于非平衡状态的半导体，其载流子浓度也不再是n0和p0（此处0是下标），可以比他们多出一部分。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子3.Fermi能级，准Fermi能级，平衡PN结能带图，非平衡PN结能带图(1)Fermi能级:平衡PN结有统一的费米能级。（2）当pn结加上外加电压V后，在扩散区和势垒区范围内，电子和空穴没有统一的费米能级，分别用准费米能级。（3）平衡PN结能带图（4

3、）非平衡PN结能带图（5）热平衡PN结能带图电荷分布－－－2.pn结的接触电势差/内建电势差VD（PN结的空间电荷区两端间的电势差）5.非平衡PN结载流子的注入和抽取6.过剩载流子的产生与复合（1）正偏复合电流：正偏压使得空间电荷层边缘处的载流子浓度增加，以致pn>ni2。这些过量载流子穿越空间电荷层，使得载流子浓度可能超过平衡值，预料在空间电荷层中会有载流子复合发生，相应的电流称为空间电荷区复合电流。（2）反偏产生电流:反偏PN结空间电荷区pn<

4、3）温度特性8.PN结大注入效应，大注入（如外加正向电压增大，致使注入的非平衡少子浓度达到或超过多子浓度）和小注入（在边界处少子的浓度比多子的浓度低得多）时的电流电压特性的比较。（扩散系数增大一倍）－－－－没看到图！！！！9.比较pn结自建电场，缓变基区自建电场和大注入自建电场的异同点。（1）P区留下，N区留下，形成空间电荷区。空间电荷区产生的电场称为内建电场，方向为由N区指向P区。电场的存在会引起漂移电流，方向为由N区指向P区。单边突变结电荷分布：电场分布（2）（3）10.势垒电容与扩散电容的产生机制。（1）在积累空间电荷的势垒区，当PN结外加电压变化时，引起积累在势垒区的空间电荷的变化，即

5、耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。（2）PN结扩散电容是正偏压下PN结存贮电荷随偏压变化引起的电容，随直流偏压的增加而增加。11.三种pn结击穿机构。雪崩击穿的条件？讨论影响雪崩击穿电压的因素。（1）PN结击穿：当加在PN结上的反偏压增加到一定数值，再稍微增加，PN结就会产生很大的反向电流。（2）（3）雪崩击穿的条件（原理）：耗尽区中的载流子受到该区电场加速而不断增加能量，当能量达到足够大时，载流子与晶格碰撞时产生电子-空穴对。新产生的电子-空穴对又在电场作用下加速，与原子碰撞再产生第三代电子-空穴对。如此继续，产

6、生大量导电载流子，电流迅速上升。（4）影响雪崩击穿电压的因素　　1.杂质浓度及杂质分布对击穿电压的影响耐高压选低掺杂的高阻材料做衬底，或深结。　　2.外延层厚度对击穿电压的影响　外延层厚度必须大于结深和势垒宽度xmB　　3.棱角电场对雪崩击穿电压的影响　用平面工艺制造而成的PN结，侧壁部分电场强度更大，击穿首先发生在这个部位。PN结实际的击穿电压比平面部分的计算值低。　　4.表面状况及工艺因素对反向击穿电压的影响　　5.温度对雪崩击穿电压的影响　雪崩击穿电压随温度升高而增大，温度系数是正的。　原因：温度升高，半导体内晶格振动加剧，载流子平均自由程减小，这样载流子获得的平均动能降低，从而使碰撞电

7、离倍增效应所需加的电压增高。12.PN结的交流等效电路？13.PN结的开关特性，贮存时间的影响因素。（1）开关特性：PN结二极管处于正向偏置时，允许通过较大的电流，处于反向偏置时通过二极管的电流很小，因此，常把处于正向偏置时二极管的工作状态称为开态，而把处于反向偏置时的工作状态叫作关态。（2）贮存时间：PN结加一恒定的正向偏压时，载流子被注入并保持在结二极管中，在扩散区建立确定的非平衡少数载流子分