微电子学概论2章3节

微电子学概论第二章庄庆德2003.82.3pn结第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容2.3.1平衡pn结：无偏压下的pn结形成过程：扩散，漂移，自建电场，平衡P型N型++++----扩散P型N型++++----自建电场E漂移形成过程：扩散，漂移，自建电场，平衡P型N型++++----自建电场耗尽层平衡：扩散流＝漂移流，n,p区域的费米能级一致平衡：扩散流＝漂移流，n,p区域的费米能级一致能带的弯曲，形成势垒势垒高度：Eg-（施主能级差+受主能级差）-功函数差Si大约0.8eV耗尽层的特点(1)只剩下杂质中心没有自由载流子因此电阻很大(2)它的宽度与杂质浓度有关,越浓,越薄(3)电场强度:边缘为零,线形变化中间最强,P型N型++++----耗尽层耗尽层的宽度d=[2εrε0Vd(Na+Nd)/(qNaNd)]1/2计算Na=Nd=1*1018/cm3=1*1024/m3V=0.8V,εr=16,ε0=8.85*10-12F/m,q=1.6*10-19C解：d2=2εrε0Vd(Na+Nd)/(qNaNd）＝2*16*8.85*10-12*0.8*(2*1024)/(1.6*10-19*1*1048)=1.416*10-14d=1.19*10-7m=0.119μmwqawqa第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容（１）正偏:p正，n负势垒降低，电流增大wqawqaP型n型Pn结的IV特性I=Is[exp（qV/kT）－１]Is=-q[Dppn/Lp+Dnnp/Ln]常数取决于：材料与结构V＜０I=-IsV＞０I=Isexp[qV/kT］wqawqa回忆：电子的跃迁禁带的概率比例于EXP(-Eg/kT)所以可知，随偏置电压的变化，电流呈指数变化。第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容耗尽层的宽度:与偏压的关系与偏压的平方根正比反偏增加：耗尽层加厚如果两侧浓度不同，向低浓度一侧扩展wqawqa（１）反偏:p负，n正势垒加高，电流很小I=IswqawqaP型n型Pn结的IV特性第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容（１）隧道击穿耗尽层窄掺杂浓度高反向电压高wqawqaP型n型Pn结的击穿（2）雪崩击穿：反向电场强,耗尽层的雪崩碰撞价带电子空穴直接激发到导带wqawqa强反向电场+Pn结的击穿P型耗尽层N型耗尽层++++-----（3）软击穿：非整流，I-V线性关系wqawqa反向电场+Pn结的击穿P型耗尽层表面漏电流++++-----N型耗尽层体内漏电流3种击穿的特性曲线比较wqawqaPn结的击穿正向反向雪崩软隧道第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容Pn结电容：d=[2εrε0Vd(Na+Nd)/(qNaNd)]1/2势垒电容：C=Sεrε0/dC=S(εrε0qNaNd)1/2/[2Vd(Na+Nd)]此外还有扩散电容因正向偏压时电荷引起的wqawqa第二章半导体物理和器件物理基础2.3pn结2.3.1平衡pn结2.3.2正向特性2.3.3反向特性2.3.4击穿2.3.5电容2.3.6制作（1）合金wqawqaPn结的制作Inpn型（2）扩散wqawqaPn结的制作Bpn型1200℃（3）离子注入wqawqaPn结的制作Bpn型高真空高能量直接打进去小结（1）什么叫pn结，如何形成的扩散，自建电场，漂移，势垒（2）pn结电流电压关系正向反向（3）什么叫耗尽层形成：孤零零的电离杂质中心（4）pn结的击穿隧道，雪崩，软（5）pn结的电容势垒电容（6）pn结的制作合金，扩散，离子注入wqawqa