6.4PN結(jié)

1.PN結(jié)的構(gòu)成一部分是N型半導(dǎo)體材料一部分是P型半導(dǎo)體材料2.PN結(jié)的摻雜方式a.合金法（合金結(jié)、突變結(jié)）

工藝：高溫熔融——降溫凝固

特點(diǎn)：在n、p型區(qū)，雜質(zhì)各均勻分布；在交界面處突變b.擴(kuò)散法（擴(kuò)散結(jié)、緩變結(jié)）

工藝：氧化、擴(kuò)散

特點(diǎn)：雜質(zhì)分布由擴(kuò)散過程及雜質(zhì)補(bǔ)償決定；雜質(zhì)濃度逐漸變化

3.PN結(jié)的主要性質(zhì)電流隨電壓變化特性反向狀態(tài)正向狀態(tài)不同方向的電阻相差很大——P-N結(jié)可以作為整流元件——

單向?qū)щ娦云胶釶-N結(jié)，即無外加電壓的P-N結(jié)6.4.1平衡PN結(jié)特性1.空間電荷區(qū)載流子濃度梯度→擴(kuò)散→破壞電中性→自建電場(chǎng)→漂移電流→與擴(kuò)散電流動(dòng)態(tài)平衡→零凈電流pn結(jié)附近的電離施主和電離受主所帶的電荷稱為空間電荷；空間電荷所存在的區(qū)域稱為空間電荷區(qū)平衡P-N結(jié)，即無外加電壓的P-N結(jié)6.4.1平衡PN結(jié)特性1.空間電荷區(qū)載流子濃度梯度→擴(kuò)散→破壞電中性→自建電場(chǎng)→漂移電流→與擴(kuò)散電流動(dòng)態(tài)平衡→零凈電流pn結(jié)附近的電離施主和電離受主所帶的電荷稱為空間電荷；空間電荷所存在的區(qū)域稱為空間電荷區(qū)c.費(fèi)米能級(jí)EF處處相等——pn結(jié)處于平衡態(tài)的標(biāo)志（無凈電荷流過）

a.自建電場(chǎng)方向：n區(qū)→p區(qū)，即為漂移電流方向與擴(kuò)散方向反向——阻礙電子和空穴繼續(xù)擴(kuò)散

b.空間電荷數(shù)量空間電荷區(qū)寬度一定不變2.接觸電勢(shì)差（內(nèi)建電勢(shì)差）——平衡pn結(jié)空間電荷區(qū)兩端的電勢(shì)差（VD）勢(shì)壘高度補(bǔ)償了費(fèi)米能級(jí)之差qVD——?jiǎng)輭靖叨葦U(kuò)散和漂移形成平衡電荷分布，滿足玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)規(guī)律熱平衡下N區(qū)和P區(qū)電子濃度3.載流子濃度N區(qū)和P區(qū)空穴濃度之比P區(qū)和N區(qū)電子濃度之比——平衡結(jié)定律可得PN結(jié)的接觸電勢(shì)差為根據(jù)6.4.2PN結(jié)的電流-電壓特性

當(dāng)PN結(jié)加有正向偏壓（P區(qū)為正電壓

）外電場(chǎng)與自建場(chǎng)方向相反，外電場(chǎng)減弱PN結(jié)區(qū)的電場(chǎng)，使原有的載流子平衡受到破壞電子

N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)空穴

P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)——非平衡載流子——PN結(jié)的正向注入1.非平衡載流子的注入公式正向注入，P區(qū)邊界電子的濃度變?yōu)椤饧与妶?chǎng)使邊界處電子的濃度提高倍和比較得到

同理可得N區(qū)邊界空穴的濃度變?yōu)椋?/p>

可見，對(duì)P-N結(jié)加上一定的正偏壓是產(chǎn)生非平衡載流子的一種有效方法P區(qū)邊界處非平衡電子濃度——正向注入的電子在P區(qū)邊界積累，同時(shí)向P區(qū)擴(kuò)散——非平衡電子邊擴(kuò)散、邊復(fù)合形成電子擴(kuò)散電流邊界處2.P-N結(jié)的電流電壓（J-V）關(guān)系由擴(kuò)散定律N區(qū)結(jié)外邊界處，即x=0處空穴擴(kuò)散流密度——電子的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散長(zhǎng)度N區(qū)邊界處產(chǎn)生的空穴擴(kuò)散電流為同理，注入到P區(qū)的電子電流，即P區(qū)邊界的電子擴(kuò)散電流為：PN結(jié)總的電流密度——肖克萊方程JS稱為反向飽和電流密度Vp-n結(jié)的J-V曲線正向電流密度隨正向偏壓呈指數(shù)關(guān)系增大反向電流密度為常量，與外界電壓無關(guān)

單向?qū)щ娦裕ㄕ餍?yīng)）3.理想p-n結(jié)的J-V關(guān)系的特性a.整流特性JS隨溫度變化主要由決定，隨溫度升高而迅速大；E