PhysicsofSemiconductor No.30Building PN采用硅平面工 光刻膠NN拋光處理后的N型硅

采用干法或濕法氧

N光刻膠層(負膠）勻晶 紫外

工藝的晶片氧化層制

及堅NSi

光刻膠

掩模板

n

光刻NN

PN PPNNNN

N形成P-N結PPPPNNN金屬蒸發(fā)/濺射金 金屬 、結的形 時將在N型半導體和P型半導體的結合面上形成如下

自建電

內電 多子擴 間的接觸電勢差。按照多種材料串聯接觸的電勢差在同一溫度下只決定于第一種材料和最后一種材料而和中間任何一種材料無關這一性質，不難理解，用普通不應考慮這個電勢差。但內建電勢影響載流子分布，在研究半導體器件的物理過程時是非常重要。 、平衡 kTlnNANDnq nqi 電場引起的附加勢能。能帶上移的高度即為接觸電 度度度度 二、非平衡pn為分析方便，規(guī)定區(qū)接電源正極為正向偏置，反、結的正向特np0

pn0Dp jjp(x)jn(x)

Lp

2

np0

pn0Dp

jjp(x)jn(x)

ekT

Lp pnxp

pnxn

pn0 正向導通電壓 擊穿機理：熱擊穿、雪崩擊穿和隧道擊穿。后兩種熱擊穿：當結外加反向偏壓增加時，對應于反向電流所損耗的功率增大，產生的熱量也增加，從而引起結溫上升，而結溫的升高又導致反向電流增大如果產生的熱量不 散發(fā)出去，結溫上升和反向電流的增加將會交替進行下去，最后使反向電流無限增長，如果沒有保護措施，pn結將被燒毀而永久失效。這種擊穿是由熱效應引起的，所以稱熱擊 PN結反向電壓增加到一定數值（VB）時，反向電流開始急劇上升，這種現象稱為PN結擊穿。VB PN結摻雜濃度十分高3）時，耗盡區(qū)內的電場高達

>6

pnpn 勢壘電當外加電壓VA變化時，pn結的空間電荷寬度跟著發(fā)生變化，因而勢壘區(qū)的電荷量也就隨外加電壓變化而變化。這相當PN結中的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電效應。因為發(fā)生在勢壘 Q 擴散電v(t)。既然結外加電壓包括直流分量和交流分量，PN結擴散電容來源于擴散區(qū)積累的過剩載流子電 外加電壓變化時，擴散區(qū)任意小的局部范圍內，電子和空穴的數量都以相同的速率增加和減少；充放電過程中，擴散區(qū)始終維持電中性。所以，擴散電容的正負電荷應理解為空間同一位置上價 頻率特性：半導體器件用于模擬電路（處理連續(xù)波） 結小信號工作時的特點是信號電流與信號電壓滿足線性關系，即器件內部載流子分布的變化跟得上信號的變化。結在大信 pn結開關特TURN-ONOFAPN(2)TURN-OFFOFAPN p由于If、Ir常受到電路中其他條件的限制， 出半導體時少受阻力 金屬-半導體接觸勢當它們緊密接觸時，電子會從費米能級高的地方向 的空間電荷層，使得半導體側電子能量提高；在空間電荷區(qū)中表面附近能帶向下彎曲，電子濃度將比體內的平衡濃度大得多，它是多子（電子)積累層，是一個高電導層；這種情況下，多子（電子）在兩種材料中的相互轉移，不需要越過勢壘就可以運動到對方，通六、肖特基二極管特 多特基勢壘中的飽和電流遠高于有 輻射躍遷和光吸

(a吸收(b)自發(fā)發(fā)射(c) 復合分為輻射復合和非輻射復合。輻射復合過程中，自由電子和空穴具有的能量將變成光而自然放出。非輻射復合過程中，釋放的能量將轉變?yōu)槠渌问降哪?，如熱能。因此，為提高發(fā)光效率 發(fā)光器發(fā)光二極管：靠注入載流子自發(fā)復合而半導體激光器則是在外界誘發(fā)的作用下促使注入載流子復合而引起的受激輻射；相干光，具有單色性好、方向性強、亮 當光照射到半導體上時，光能量作用于物體而釋放出電子的現象稱為光電效應。光電效應分為內、外光電 hvhv1mv2200（每個光子具有的能量=電子動能+逸出功式中：m—電子質量；v—電子逸出速從上式可知：當光子能量大于逸出功時，才產生光電不會產生光電效應。反之，入射頻率高于紅限頻率，2 導 導 導h雜質能級(受主能級h雜質能級(受主能級價帶(充滿帶本征半導

價帶(充滿帶 價帶(充滿帶n型雜質半導 (c)p型