IntroductiontoMicroelectronicsThirdEdition《微電子概論》（第3版）郝躍賈新章史江一目錄2.正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成2.3.2pn結(jié)單向?qū)щ娦越庾x3.反偏pn結(jié)電流的構(gòu)成1.pn結(jié)單向?qū)щ娦蕴攸c1．pn結(jié)單向?qū)щ娦蕴攸c正偏，Va>0，則I>0，電流從p區(qū)流向n區(qū)正向電流I隨Va增加急劇增加。Va絕對值增加，反向電流I幾乎不變。反偏，Va<0，則I<0，電流反向流動稱為反向飽和電流，記為Is。理想pn結(jié)I-V關(guān)系表達式：平衡條件下pn結(jié)電流為0的物理過程：復(fù)習(xí)：在平衡情況下，載流子的擴散作用與漂移作用相平衡，不存在載流子凈流動，凈電流為零。2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成正偏，Va>0，結(jié)上電壓（Vbi-Va）<Vbi。→勢壘區(qū)電場↓→漂移作用↓，而擴散作用不變→出現(xiàn)p區(qū)多子空穴向n區(qū)的凈擴散流稱為“注入（Injection）”。(1)電注入2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成(2)注入載流子的擴散

→注入到n區(qū)的空穴首先在n區(qū)勢壘區(qū)界處(x=xn)積累，使得pn(xn)>pn0?！鷛=xn處積累的空穴繼續(xù)向n區(qū)內(nèi)部擴散運動形成從p區(qū)向n區(qū)的電流。2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成x=xn處空穴電流Ip(xn)就是從p區(qū)注入到n區(qū)的少子空穴擴散電流。(2)注入載流子的擴散

由于邊界積累的少子濃度隨著正偏電壓Va的增加而指數(shù)增加，導(dǎo)致正偏情況下注入電流隨著正偏電壓Va的增加而指數(shù)增加。2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成從n區(qū)注入到p區(qū)的電子情況類似，形成從n區(qū)向p區(qū)的電子流。對應(yīng)電子電流方向從p區(qū)向n區(qū)，這就是正向電流的方向。(2)注入載流子的擴散2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成x=-xp處電子電流In(-xp)就是從n區(qū)注入到p區(qū)的少子電子擴散電流。2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成

(3)正向偏置下的pn結(jié)電流

由理想pn結(jié)模型，總電流等于流過耗盡層兩個邊界處的少子電流之和。

I=Ip(xn)+In(-xp)

由于邊界積累的少子濃度隨著正偏電壓Va的增加而指數(shù)增加，導(dǎo)致正偏情況下注入電流隨著正偏電壓Va的增加而指數(shù)增加。(4)正偏pn結(jié)電流的分量大小pn結(jié)電流由p區(qū)注入到n區(qū)的空穴流以及從n區(qū)注入到p區(qū)的電子流組成。結(jié)論：如果pn結(jié)兩側(cè)摻雜濃度差別很大，則正偏pn結(jié)電流主要由摻雜濃度高的重摻雜一側(cè)多數(shù)載流子向另一側(cè)注入的電流組成。如果p區(qū)摻雜濃度比n區(qū)大得多，則由p區(qū)注入到n區(qū)的空穴流將遠大于從n區(qū)注入到p區(qū)的電子流，這時pn結(jié)電流主要由空穴電流組成。如果n區(qū)摻雜濃度比p區(qū)大得多，則pn結(jié)電流主要由電子電流組成。該結(jié)論是提高雙極晶體管電流放大系數(shù)重要技術(shù)途徑的依據(jù)。2．正偏pn結(jié)電流的構(gòu)成(1)少數(shù)載流子的抽出3．反偏pn結(jié)電流的構(gòu)成反偏，Va<0，結(jié)上電壓（Vbi-Va）>Vbi→勢壘區(qū)電場↑→漂移作用↑，而擴散作用不變→勢壘區(qū)電場不但將p區(qū)向n區(qū)擴散的的空穴全部拉回p區(qū)，而且將n區(qū)勢壘區(qū)邊界處(x=xn)的少子空穴也拉向p區(qū)（稱為少子抽出）。(2)內(nèi)部少子向勢壘區(qū)邊界處擴散3．反偏pn結(jié)電流的構(gòu)成由于“少子抽出”，pn(xn)趨于0，低于n區(qū)內(nèi)部的平衡少子空穴濃度pn0。n區(qū)內(nèi)部少子空穴向x=xn擴散擴散到勢壘區(qū)邊界處(x=xn)的少子空穴被勢壘區(qū)電場拉向p區(qū)形成從n區(qū)抽出，流向p區(qū)的空穴電流x=xn處空穴電流Ip(xn)就是從n區(qū)抽出流向p區(qū)的少子空穴電流。(3)反向pn結(jié)電流3．反偏pn結(jié)電流的構(gòu)成

p區(qū)的少子電子情況類似，形成從p區(qū)抽出流向n區(qū)的電子流。

對應(yīng)的電子電流方向從n區(qū)向p區(qū)，這就是反向電流的方向。x=-xp處電子電流In(-xp)就是從p區(qū)被抽出流向n區(qū)的少子電子電流。由理想pn結(jié)模型，總電流：I=Ip(xn)+In(-xp)。(3)反向pn結(jié)電流3．反偏pn結(jié)電流的構(gòu)成邊界少子濃度趨于0，體內(nèi)少子濃度很低，因此濃度梯度很小，反