半导体器件物理学习资料二

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1、 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 本章重点本章重点本章重点本章重点 P-N结的能带图 平衡P-N结的特点 P-N结的直流特性 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-NP-N结结 采用合金、扩散、离子注入等制造工艺，可采用合金、扩散、离子注入等制造工艺，可以在一块半

2、导体中获得不同掺杂的两个区域，这以在一块半导体中获得不同掺杂的两个区域，这种种P型和型和N型区之间的型区之间的冶金学界面冶金学界面称为称为P-N结。结。 双极型及双极型及MOS型半导体器件是由一个或几个型半导体器件是由一个或几个P-N结组结组成的，成的，P-N结是很多半导体器件的心脏结是很多半导体器件的心脏，所以研究，所以研究P-N结结的交、直流特性，是搞清器件机理的基础。的交、直流特性，是搞清器件机理的基础。 2.12.1 P-NP-N结及其能带图结及其能带图结及其能带图结及其能带图P-NP-N结的形成结的形成结的形成结的形成 在一块在一块N型型(或或P型型)半导体单晶上，用适当的工艺（如合

3、金法、扩散半导体单晶上，用适当的工艺（如合金法、扩散法、生长法、离子注入法等）把法、生长法、离子注入法等）把P型（或型（或N 型）杂质掺入其中，使这块半型）杂质掺入其中，使这块半导体单晶的不同区域分别具有导体单晶的不同区域分别具有N型和型和P型的导电类型，在两者的交界面处型的导电类型，在两者的交界面处就形成了就形成了P-N结。结。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理制作方法制作方法制作方法制作方法合金法合金法合金法合金法 把一小粒

4、铝放在一块把一小粒铝放在一块N型单晶硅片上，加热到一型单晶硅片上，加热到一定温度，形成铝硅的熔融体，然后降低温度，熔融体定温度，形成铝硅的熔融体，然后降低温度，熔融体开始凝固，在开始凝固，在N型硅片上形成一含有高浓度铝的型硅片上形成一含有高浓度铝的P型型硅薄层，它和硅薄层，它和N型硅衬底的交界面即为型硅衬底的交界面即为P-N结（称之结（称之为铝硅合金结）。为铝硅合金结）。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理扩散法扩散法扩散法扩散法

5、 在在N型单晶硅片上，通过氧化、光刻、扩散型单晶硅片上，通过氧化、光刻、扩散等工艺制得等工艺制得P-N结。其杂质分布由扩散过程及杂结。其杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定。如图所示在质补偿决定。如图所示在N型硅单晶上，生长一型硅单晶上，生长一层层SiO2，通过光刻、扩散将，通过光刻、扩散将P型杂质扩散入型杂质扩散入N型硅型硅单晶中，形成单晶中，形成P-N结（亦称之为扩散结）。结（亦称之为扩散结）。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理

6、突变结突变结突变结突变结 合金结的杂质分布如图所示，合金结的杂质分布如图所示，N型区中施主杂质浓度为型区中施主杂质浓度为ND，而且是均匀分布的，而且是均匀分布的，P型区中受主杂质浓度为型区中受主杂质浓度为NA，也是均，也是均匀分布的。在交界面处，杂质浓度从匀分布的。在交界面处，杂质浓度从NA（P型区中）突变为型区中）突变为ND（N型区中），故称之为突变结。型区中），故称之为突变结。 设设P-N结的位置在结的位置在x=xj处，则突变结的杂质分布可表示为处，则突变结的杂质分布可表示为 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N

7、结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 实际的突变结，两边的杂质浓度相差很大。例如实际的突变结，两边的杂质浓度相差很大。例如N区的施区的施主杂质浓度为主杂质浓度为1016cm-3，而，而P区的受主杂质浓度为区的受主杂质浓度为1019cm-3。 如图所示的杂质分布可近似为突变结。如图所示的杂质分布可近似为突变结。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理缓变结缓变结缓变结缓变结 由扩散法形成

8、的由扩散法形成的P-N结，杂质浓度从结，杂质浓度从P区到区到N区是逐渐区是逐渐变化的，通常称之为缓变结，如图所示。变化的，通常称之为缓变结，如图所示。 设设P-N结位置在结位置在x=xj处，则结中的杂质分布可表示为处，则结中的杂质分布可表示为 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 如果杂质分布可用如果杂质分布可用x=xj处的处的切线切线近似表示，则称之为近似表示，则称之为线性缓变结，如图所示。线性缓变结，如图所示。 此时，线性缓变结

9、的杂质分布可表示为此时，线性缓变结的杂质分布可表示为 j是是x=xj处切线的斜率，称之为处切线的斜率，称之为杂杂质浓度梯度质浓度梯度，决定于扩散杂质的实际，决定于扩散杂质的实际分布，可以用实验方法测得。分布，可以用实验方法测得。 但对于但对于高表面浓度的浅扩散结高表面浓度的浅扩散结，xj处的斜率处的斜率j非常大，这时扩散结可非常大，这时扩散结可用突变结来近似。用突变结来近似。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 合金结和高表面浓度

10、的浅合金结和高表面浓度的浅扩散结一般可认为是突变结，扩散结一般可认为是突变结，而低表面浓度的深扩散结一般而低表面浓度的深扩散结一般可认为是线性缓变结。可认为是线性缓变结。 综上所述综上所述综上所述综上所述 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-NP-N结能带图结能带图结能带图结能带图扩散扩散扩散扩散当半导体形成当半导体形成P-N结时，由于结两边存在着载流子浓度梯度，结时，由于结两边存在着载流子浓度梯度，导致了空穴从导致了空穴从P区

11、到区到N区，电子从区，电子从N区到区到P区的扩散运动。区的扩散运动。 空间电荷空间电荷空间电荷空间电荷/ /空间电荷区空间电荷区空间电荷区空间电荷区 对于对于P区空穴离开后，留下了不可移动的带负电荷的电离受主，区空穴离开后，留下了不可移动的带负电荷的电离受主，这些电离受主没有正电荷与之保持电中性，因此，这些电离受主没有正电荷与之保持电中性，因此，在在P-N结附近结附近P区一区一侧出现了一个负电荷区侧出现了一个负电荷区； 同理，同理，在在P-N结附近结附近N区一侧出现了区一侧出现了由电离施主构成的一个由电离施主构成的一个正电正电荷区荷区，通常把在，通常把在P-N结附近的这些电离施主和电离受主所带

12、电荷称为结附近的这些电离施主和电离受主所带电荷称为空间电荷空间电荷，它们所存在的区域称为，它们所存在的区域称为空间电荷区空间电荷区（也称之为（也称之为势垒区势垒区） 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理内建电场内建电场内建电场内建电场 空间电荷区中的这些电空间电荷区中的这些电荷产生了荷产生了从从N区指向区指向P区区，即，即从从正电荷指向负电荷正电荷指向负电荷的电场，的电场，称之为内建电场（自建电场）称之为内建电场（自建电场）。 漂移

13、漂移漂移漂移 在内建电场作用下，载流子作漂移运动。显然，电子和在内建电场作用下，载流子作漂移运动。显然，电子和空穴的漂移运动方向与它们各自扩散运动的方向相反。空穴的漂移运动方向与它们各自扩散运动的方向相反。 因此，内建电场起到阻碍电子和空穴继续扩散的作用。因此，内建电场起到阻碍电子和空穴继续扩散的作用。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二

14、章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 随着扩散运动的进行，空间电荷逐渐增多，空间电荷随着扩散运动的进行，空间电荷逐渐增多，空间电荷区逐渐扩展；同时，内建电场逐渐增强，载流子的漂移运区逐渐扩展；同时，内建电场逐渐增强，载流子的漂移运动逐渐加强，在没有外加电压的情况下，载流子的扩散和动逐渐加强，在没有外加电压的情况下，载流子的扩散和漂移最终达到动态平衡，即从漂移最终达到动态平衡，即从N区向区向P区扩散过去多少电区扩散过去多少电子，同时就有同样多的电子在内建电场作用下返回子，同时就有同样多的电子在内建电场作用下返回N区。区。因而

15、电子的因而电子的扩散电流和漂移电流的大小相等，方向相反扩散电流和漂移电流的大小相等，方向相反，从而相互抵消。对于空穴，情况完全相似。因此没有净电从而相互抵消。对于空穴，情况完全相似。因此没有净电流流过流流过P-N结，即净电流为零。结，即净电流为零。 这时这时空间电荷的数量一定空间电荷的数量一定，空间电荷区空间电荷区不再继续扩不再继续扩展，展，保持一定的宽度保持一定的宽度，同时，同时存在一定的内建电场存在一定的内建电场。一般在。一般在这种情况下的这种情况下的P-N结称为热平衡状态下的结称为热平衡状态下的P-N结（简称平结（简称平衡衡P-N结）。结）。 2.22.2 平衡平衡平衡平衡P-NP-N结

16、结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理平衡平衡平衡平衡P-NP-N结的能带图结的能带图结的能带图结的能带图 N型、型、P型半导体的能带图，图中型半导体的能带图，图中EFn和和EFp分别表示分别表示N型和型和P型半导体的费米能级。型半导体的费米能级。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器

17、件物理半导体器件物理 当两块半导体结合形成当两块半导体结合形成P-N结时，按照费米能级的意义，结时，按照费米能级的意义，电子将从费米能级高的电子将从费米能级高的N区流向费米能级低的区流向费米能级低的P区，空穴则从区，空穴则从P区流向区流向N区。因而区。因而EFn不断下移不断下移，而，而EFp不断上移不断上移，直至，直至EFn=EFp。 这时，这时，P-N结中有统结中有统一的费米能级一的费米能级EF，P-N结结处于平衡状态处于平衡状态，其能带图，其能带图如图所示。如图所示。 能带相对移动的原因能带相对移动的原因是是P-N结空间电荷区中存结空间电荷区中存在内建电场的结果。在内建电场的结果。 上海电

18、子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-NP-N结的载流子分布结的载流子分布结的载流子分布结的载流子分布 计算平衡计算平衡P-N结中各处的载流子浓度时，取结中各处的载流子浓度时，取P区电势为区电势为零零，则势垒区中一点，则势垒区中一点x的电势的电势V(x)为正值，越接近为正值，越接近N区的点，区的点，其电势越高，到势垒区边界其电势越高，到势垒区边界xn处的处的N区电势最高为区电势最高为VD，如，如图所示。图所示。 图中图中xn，-xp分别

19、为分别为N区和区和P区势垒区边界。区势垒区边界。 对电子而言，相应的对电子而言，相应的P区的电势能为区的电势能为0，比比N区的电势能区的电势能E(xn)=Ecn=-qVD高高qVD。 势垒区内点势垒区内点x处的电势能为处的电势能为E(x)=-qV(x)，比比N区高区高qVD-qV(x)。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-N

20、P-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理nn0 N区平衡多数载流子区平衡多数载流子电子浓度电子浓度 np0 P区平衡少数载流子区平衡少数载流子电子浓度电子浓度pn0 N区平衡少数载流子区平衡少数载流子空穴浓度空穴浓度 pp0 P区平衡多数载流子区平衡多数载流子空穴浓度空穴浓度 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理平衡平衡平衡平衡P-NP-N势垒区电子势垒区电子势垒区电子势垒区电子和

21、空穴的浓度分布和空穴的浓度分布和空穴的浓度分布和空穴的浓度分布 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理当当x=-xp时，时，V(x)=0，n(-xp) = =np0 当当x=-xp时，时，V(x)=0，p(-xp) = =pp0 同一种载流子在同一种载流子在同一种载流子在同一种载流子在势垒区两边的浓度关势垒区两边的浓度关势垒区两边的浓度关势垒区两边的浓度关系服从玻尔兹曼分布系服从玻尔兹曼分布系服从玻尔兹曼分布系服从玻尔兹曼分布函数关系

22、函数关系函数关系函数关系 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理耗尽层耗尽层耗尽层耗尽层 室温附近，对于绝大部分势垒区，其中杂质虽然都室温附近，对于绝大部分势垒区，其中杂质虽然都已电离，但已电离，但载流子浓度比起载流子浓度比起N区和区和P区的多数载流子浓区的多数载流子浓度小得多度小得多，好像已经耗尽了，所以通常也称势垒区为耗，好像已经耗尽了，所以通常也称势垒区为耗尽层，即认为其中载流子浓度很小，可以忽略，空间电尽层，即认为其中载流子浓

23、度很小，可以忽略，空间电荷密度就等于电离杂质浓度。荷密度就等于电离杂质浓度。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理势垒区和接触电势差势垒区和接触电势差势垒区和接触电势差势垒区和接触电势差 从图中可以看出，在从图中可以看出，在P-N结的空间电荷区中能带发生结的空间电荷区中能带发生弯曲，电子从势能低的弯曲，电子从势能低的N区向势能高的区向势能高的P区运动时，必须区运动时，必须克服这一势能克服这一势能“高坡高坡”，才能达到，才能达到P区；

24、同理，空穴也必区；同理，空穴也必须克服这一势能须克服这一势能“高坡高坡”，才能从，才能从P区到达区到达N区。这一势区。这一势能能“高坡高坡”通常称为通常称为P-N结的势垒，故空间电荷区也叫结的势垒，故空间电荷区也叫势势垒区垒区。从图中还可以看出。从图中还可以看出P区导带和价带的能量比区导带和价带的能量比N区的区的高高qVD。VD称为称为P-N结的结的接触电势差接触电势差。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理在热平衡条件下求接触电势

25、差在热平衡条件下求接触电势差线性缓变结线性缓变结线性缓变结线性缓变结突变结突变结突变结突变结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理练习练习简单描述简单描述P-N结制作方法和杂质分布之间的关系。结制作方法和杂质分布之间的关系。什么是空间电荷区？什么是空间电荷区？什么是势垒区？什么是势垒区？什么是耗尽层？什么是耗尽层？内建电场是如何形成的，方向如何？内建电场是如何形成的，方向如何？试写出突变结和线性缓变结杂质分布的表达式。试写出突变结和

26、线性缓变结杂质分布的表达式。试概括平衡时的试概括平衡时的P-N结有哪些特点。结有哪些特点。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结的杂质分布突变结的杂质分布N区有均匀施主杂质，浓度为区有均匀施主杂质，浓度为ND，P区有均匀受主杂质，浓度为区有均匀受主杂质，浓度为NA。势垒区的正负空间电荷区的宽度分别为势垒区的正负空间电荷区的宽度分别为xn和和-xp。同样取同样取x=0处为交界面，如图处为交界面，如图2-10所示，所示， 上海电子

27、信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结的电荷分布突变结的电荷分布势垒区的电荷密度为势垒区的电荷密度为 整个半导体满足电中性条件，整个半导体满足电中性条件，势垒区内正负电荷总量相等势垒区内正负电荷总量相等 NAxp=NDxn 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理NAxp=NDx

28、n表明：表明： 势垒区内正负空间电荷区的宽度和该区的杂势垒区内正负空间电荷区的宽度和该区的杂质浓度成反比质浓度成反比。 杂质浓度高的一边宽度小，杂质浓度低的一杂质浓度高的一边宽度小，杂质浓度低的一边宽度大。边宽度大。 例如，若例如，若NA=1016cm-3，ND=1018cm-3，则则xp比比xn大大100倍。倍。 所以所以势垒区主要向杂质浓度低的一边扩散势垒区主要向杂质浓度低的一边扩散。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结

29、的电场分布突变结的电场分布在平衡突变结势垒区中，电场强度是位置在平衡突变结势垒区中，电场强度是位置x的线性函数。的线性函数。电场方向沿电场方向沿x负方向，从负方向，从N区指向区指向P区。区。在在x=0处，电场强度达到最大值处，电场强度达到最大值 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海

30、电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结的电势分布突变结的电势分布电势分布是抛物线形式的电势分布是抛物线形式的 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结的电势能（能带图）突变结的电势能（能带图）因为因为V(x)表示点表示点x处的电势，而处的电势，而-qV(x)则表示电子在则表示电子在x点点的电势能，因此的电势能，因此P-N结势垒区的能带如图所示。结势垒区的能带如图所示。可见，势垒区中可见，势垒区中能带变化趋势与电势变

31、化趋势相反能带变化趋势与电势变化趋势相反。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理2.32.3 P-NP-N结直流特性结直流特性结直流特性结直流特性平衡平衡平衡平衡P-NP-N结结结结非平衡非平衡非平衡非平衡P-NP-N结结结结 一定宽度和势垒高度的一定宽度和势垒高度的势垒区；势垒区； 内建电场恒定；内建电场恒定； 净电流为零；净电流为零； 费米能级处处相等。费米能级处处相等。当当P-N结两端有外加电压时结两端有外加电压时 上海电子信

32、息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理外加直流电压下，外加直流电压下，外加直流电压下，外加直流电压下，P-NP-N结势垒的变化及载流子的运动结势垒的变化及载流子的运动结势垒的变化及载流子的运动结势垒的变化及载流子的运动正向偏压正向偏压正向偏压正向偏压 P-N结加正向偏压结加正向偏压V（即（即P区接电源正极，区接电源正极，N区接负极）区接负极） 势垒区内载流子浓度很小，电阻很大，势垒区外的势垒区内载流子浓度很小，电阻很大，势垒区外的P区和区和N区

33、中载流子浓度很大，电阻很小，所以区中载流子浓度很大，电阻很小，所以外加正向偏压基本外加正向偏压基本降落在势垒区降落在势垒区。正向偏压在势垒区中产生了。正向偏压在势垒区中产生了与内建电场方与内建电场方向相反向相反的电场，因而的电场，因而减弱减弱了势垒区中的电场强度，这就表了势垒区中的电场强度，这就表明明空间电荷相应减少空间电荷相应减少。故。故势垒区的宽度也减小势垒区的宽度也减小，同时，同时势垒势垒高度从高度从qVD下降为下降为q(VD-V)。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电

34、子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 势垒区电场减弱，破坏了载流子的扩散运动和漂移运势垒区电场减弱，破坏了载流子的扩散运动和漂移运动之间的平衡，削弱了漂移运动，使动之间的平衡，削弱了漂移运动，使扩散电流大于漂移电扩散电流大于漂移电流流。 所以在加正向偏压时，产生了所以在加正向偏压时，产生了电子从电子从N区向区向P区以及区以及空穴从空穴从P区到区到N区的净扩散电流区的净扩散电流。 电子通

35、过势垒区扩散入电子通过势垒区扩散入P区，在边界区，在边界xp处形成电子的处形成电子的积累，成为积累，成为P区的非平衡少数载流子，结果使区的非平衡少数载流子，结果使xp处电子浓处电子浓度比度比P区内部高，形成了区内部高，形成了从从xp处向处向P区内部的电子扩散流区内部的电子扩散流。 非平衡少子边扩散边与非平衡少子边扩散边与P区的空穴复合，经过区的空穴复合，经过扩散长扩散长度度的距离后，全部被复合。这一段区域称为的距离后，全部被复合。这一段区域称为扩散区扩散区。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息

36、职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 在一定的正向偏压下，单位时间内从在一定的正向偏压下，单位时间内从N区来到区来到xp处的处的非平衡少子浓度是一定的，并在扩散区内形成一稳定的分非平衡少子浓度是一定的，并在扩散区内形成一稳定的分布。所以，布。所以，在正向偏压一定时，在在正向偏压一定时，在xp处就有一不变的向处就有一不变的向P区内部流动的电子扩散流区内部流动的电子扩散流

37、。 同理，同理，在边界在边界xn处也有一不变的向处也有一不变的向N区内部流动的空区内部流动的空穴扩散流穴扩散流。 N区的电子和区的电子和P区的空穴都是多数载流子，分别进入区的空穴都是多数载流子，分别进入P区和区和N区后形成区后形成P区和区和N区的非平衡少数载流子。区的非平衡少数载流子。 当增大正偏压时，势垒降得更低，增大了流入当增大正偏压时，势垒降得更低，增大了流入P区的区的电子流和流入电子流和流入N区的空穴流，这种由于外加正向偏压的作区的空穴流，这种由于外加正向偏压的作用使非平衡载流子进入半导体的过程称为用使非平衡载流子进入半导体的过程称为非平衡载流子的非平衡载流子的电注入电注入。 上海电子

38、信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 在假设通过势垒区的电子电在假设通过势垒区的电子电流和空穴电流均保持不变的情况流和空穴电流均保持不变的情况下，通过下，通过P-N结的总电流，就是结的总电流，就是通通过边界过边界xp的电子扩散电流与通过的电子扩散电流与通过边界边界xn的空穴扩散电流之和的空穴扩散电流之和。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息

39、职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理反向偏压反向偏压反向偏压反向偏压当当P-N结加反向偏压结加反向偏压V时（时（V0）（即（即N区接电源正极，区接电源正极，P区接负极）区接负极） 反向偏压在势垒区产生的电场反向偏压在势垒区产生的电场与内建电场与内建电场方向一致方向一致，势垒区的电场增强势垒区的电场增强，势垒区也变宽势垒区也变宽，空间电荷数量变多空间电荷数量变多，势垒高度由势垒高度由qVD增加为增加为q(VD-V)。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海

40、电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 势垒区电场增强，破坏了载流子的扩散运动和势垒区电场增强，破坏了载流子的扩散运动和漂移运动之间的原有平衡，增强了漂移运动，使漂移运动之间的原有平衡，增强了漂移运动，使漂移流大于扩散流漂移流大于扩散流。 这时，这时，N区边界区边界xn处的空穴被势垒区的强电场处的空穴被势垒区的强电场驱向驱向P区，而区，而P区边界区边界xp处的电子被驱向处的电子被驱向N

41、区。当区。当这些少数载流子被电场驱走后，内部的少子就来这些少数载流子被电场驱走后，内部的少子就来补充，形成了反向偏压下的电子扩散电流和空穴补充，形成了反向偏压下的电子扩散电流和空穴扩散电流，这种情况好像少数载流子不断被抽出扩散电流，这种情况好像少数载流子不断被抽出来，所以称为来，所以称为少数载流子的抽取或吸出少数载流子的抽取或吸出。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理

42、半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 P-N结中结中总的反向电流等于势垒区边界总的反向电流等于势垒区边界xn和和xp附近的少数载流子扩散电流之和附近的少数载流子扩散电流之和。 因为少子浓度很低，而扩散长度基本没变化，因为少子浓度很低，而扩散长度基本没变化，所以反向偏压时少子的浓度梯度也较小；当反向所以反向偏压时少子的浓度梯度也较小；当反向电压很大时，边界处的少子可以认为是零。这时电压很大时，边界处的少子可以认为是零。这时少子的浓度梯度不再随电压变化，因此扩散电流少子的浓度梯度不再随电压变化，因

43、此扩散电流也不随电压变化，所以在反向偏压下，也不随电压变化，所以在反向偏压下，P-N结的结的电流较小并且趋于不变电流较小并且趋于不变。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理外加直流电压下，外加直流电压下，P-N结的能带图（自学）结的能带图（自学） 理想理想P-N 假设条件假设条件 为了讨论为了讨论P-N结伏安特性方便起见，先合理假设结伏安特性方便起见，先合理假设P-N结满足以下条件：结满足以下条件： （1）小注入条件小注入条件（即注

44、入的少数载流子浓度比平（即注入的少数载流子浓度比平衡多数载流子浓度小得多）；衡多数载流子浓度小得多）； （2）突变耗尽层条件突变耗尽层条件：即外加电压和接触电势差都：即外加电压和接触电势差都降落在耗尽层上，注入的少数载流子在降落在耗尽层上，注入的少数载流子在P区和区和N区是纯扩区是纯扩散运动；散运动； （3）通过耗尽层的电子和空穴电流为常量通过耗尽层的电子和空穴电流为常量，不考虑，不考虑耗尽层中载流子的产生及复合作用。耗尽层中载流子的产生及复合作用。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术

45、学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理练习练习4-1. 当当P-N结外加结外加正正向偏置电压时，外加电压形成的电场方向向偏置电压时，外加电压形成的电场方向与内建电场与内建电场_（相反（相反/一致），导致势垒区总的电场强一致），导致势垒区总的电场强度度_（增强（增强/减弱），这说明空间电荷数量减弱），这说明空间电荷数量_（增（增多多/减少），也就意味着势垒区宽度减少），也就意味着势垒区宽度_（增大（增大/减小），减小），势垒高度势垒高度_（增大（增大/减小）。此时，电场强度的变化导减小）。此时，电场强度的变化导致载流子的漂移运动致载流子的漂移运动_（大于（大于/小于）扩散运动，

46、形成小于）扩散运动，形成_（净扩散（净扩散/净漂移），以致势垒区边界载流子浓度净漂移），以致势垒区边界载流子浓度_（大于（大于/小于）该区内部，从而在区形成小于）该区内部，从而在区形成_（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）的的_（电子空穴）的（电子空穴）的_（扩散漂移），在区（扩散漂移），在区形成形成_（从区势垒边界向区内部从区内部向（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）的区势垒边界）的_（电子空穴）的（电子空穴）的_（扩散漂（扩散漂移）。移）。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第

47、二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理4-2. 当当P-N结外加结外加反反向偏置电压时，外加电压形成的电场方向向偏置电压时，外加电压形成的电场方向与内建电场与内建电场_（相反（相反/一致），导致势垒区总的电场强一致），导致势垒区总的电场强度度_（增强（增强/减弱），这说明空间电荷数量减弱），这说明空间电荷数量_（增（增多多/减少），也就意味着势垒区宽度减少），也就意味着势垒区宽度_（增大（增大/减小），减小），势垒高度势垒高度_（增大（增大/减小）。此时，电场强度的变化导减小）。此时，电场强度的变化导致载流子的漂移运动致载

48、流子的漂移运动_（大于（大于/小于）扩散运动，形成小于）扩散运动，形成_（净扩散（净扩散/净漂移），以致势垒区边界载流子浓度净漂移），以致势垒区边界载流子浓度_（大于（大于/小于）该区内部，从而在区形成小于）该区内部，从而在区形成_（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）的的_（电子空穴）的（电子空穴）的_（扩散漂移），在区（扩散漂移），在区形成形成_（从区势垒边界向区内部从区内部向（从区势垒边界向区内部从区内部向区势垒边界）的区势垒边界）的_（电子空穴）的（电子空穴）的_（扩散漂（扩散漂移）。移）。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术

49、学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 当当P-N结满足上述假设条件时，其结满足上述假设条件时，其直流特性直流特性具体可具体可分以下分以下四个步骤四个步骤进行。进行。 根据准费米能级计算势垒区边界根据准费米能级计算势垒区边界xn和和xp处注入的处注入的非平衡少数载流子浓度；非平衡少数载流子浓度； 以边界以边界xn和和xp处注入的非平衡少数载流子浓度作处注入的非平衡少数载流子浓度作边界条件，解扩散区中载流子连续性方程式，得到扩散区边界条件，解扩散区中载流子连续性方程式，得到扩散区

50、中非平衡少数载流子的分布；中非平衡少数载流子的分布； 将非平衡少数载流子的浓度分布代入扩散方程，将非平衡少数载流子的浓度分布代入扩散方程，算出扩散流密度后，再算出少数载流子的电流密度；算出扩散流密度后，再算出少数载流子的电流密度； 将两种载流子的扩散电流密度相加，得到理想将两种载流子的扩散电流密度相加，得到理想P-N结模型的电流电压方程式（结模型的电流电压方程式（具体分析过程具体分析过程略）。略）。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件

51、物理JS理想理想P-N 结伏安特性表达式（电流电压关系式）结伏安特性表达式（电流电压关系式） Ln、Lp分别分别表示电子表示电子和空穴的扩和空穴的扩散长度散长度 2-142-14 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-N结具有单向导电性结具有单向导电性 在正向偏压下，正向电流密度随正向偏压呈在正向偏压下，正向电流密度随正向偏压呈指数关系迅速增大指数关系迅速增大。 在室温下，在室温下，k0T/q=0.026V，一般外加正向偏，一般外

52、加正向偏压约零点几伏，故压约零点几伏，故exp(qV/k0T)1，式（，式（2-14）可以表示为可以表示为 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 在反向偏压下，在反向偏压下，V0，当，当q|V|远大于远大于k0T时，时，exp(qV/

53、k0T)趋于零，式（趋于零，式（2-14）可表示为）可表示为 负号表示电流密度方向与正向时相反；负号表示电流密度方向与正向时相反； 反向电流密度为常量，与外加电压无关反向电流密度为常量，与外加电压无关。 -Js 反向饱和电流密度反向饱和电流密度（2-162-16） 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理正向及反向偏压正向及反向偏压下，曲线是不对下，曲线是不对称的，称的，表现出表现出P-N结具有结具有单向导电性单向导电性或或整整流效应流

54、效应。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理作业作业P55 2（补充订正）、（补充订正）、3、5 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理实际反偏实际反偏P-N 结直流特性的补充说明结直流特性的补充说明 P-NP-N结反向扩散电流结反向扩散电流结反向扩散电流结反向扩散电流 P

55、-N结反偏时，结反偏时，V0，此时势垒边界处的非平衡，此时势垒边界处的非平衡少子浓度比平衡时小，势垒有抽取非平衡少子的少子浓度比平衡时小，势垒有抽取非平衡少子的作用，扩散电流方向是体内向边界处扩散。当作用，扩散电流方向是体内向边界处扩散。当V不变时，边界处非平衡少子的浓度一定，形成稳不变时，边界处非平衡少子的浓度一定，形成稳态扩散。态扩散。当反偏绝对值足够大时当反偏绝对值足够大时，势垒边界处的，势垒边界处的非平衡少子几乎被抽取光了，此时边界少子浓度非平衡少子几乎被抽取光了，此时边界少子浓度为零，与体内少子浓度的梯度不再随外加反向偏为零，与体内少子浓度的梯度不再随外加反向偏压的变化而变化，即压的

56、变化而变化，即反向电流趋于饱和反向电流趋于饱和。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-NP-N结反向势垒产生电流结反向势垒产生电流结反向势垒产生电流结反向势垒产生电流 在反向偏压时，在反向偏压时，实际测得的反向电流比理论计算值大实际测得的反向电流比理论计算值大得多得多，而且，而且反向电流是不饱和的反向电流是不饱和的，随反向偏压的增大略有，随反向偏压的增大略有增加。这说明理想电流电压方程式没有完全反映外加电压增加。这说明理想电流电

57、压方程式没有完全反映外加电压下的下的P-N结情况，还必须考虑其他因素的影响。其中的主结情况，还必须考虑其他因素的影响。其中的主要因素是存在反向势垒产生电流。要因素是存在反向势垒产生电流。 反偏时，势垒区内的电场加强，在势垒区内，由于热反偏时，势垒区内的电场加强，在势垒区内，由于热激发的作用，载流子产生率大于复合率，具有净产生，从激发的作用，载流子产生率大于复合率，具有净产生，从而形成另一部分反向电流，称为势垒区的产生电流，以而形成另一部分反向电流，称为势垒区的产生电流，以IG表示。表示。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-

58、NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理若若P-N结势垒区宽度为结势垒区宽度为Xm，则势垒区产生电流密度为则势垒区产生电流密度为 由式（由式（2-16）得）得P+-N结结反向扩散电流密度为反向扩散电流密度为 （2-172-17）（2-182-18） 锗锗的禁带宽度小，的禁带宽度小，ni2大，在室温下从式（大，在室温下从式（2-18）算得）算得的的JRD比从式（比从式（2-17）算得的）算得的JG大得多，所以在大得多，所以在反向电流中反向电流中扩散电流起主要作用扩散电流起主要作用。 硅硅，禁带宽度比较宽，禁带宽度比较宽，ni2小，所以小，所以

59、JG的值比的值比JRD值大得值大得多，因此在多，因此在反向电流中势垒产生电流占主要地位反向电流中势垒产生电流占主要地位。由于势垒。由于势垒区宽度区宽度Xm随反向偏压的增加而变宽，所以势垒区产生电流随反向偏压的增加而变宽，所以势垒区产生电流不是饱和的，随反向偏压增加而缓慢地增加。不是饱和的，随反向偏压增加而缓慢地增加。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理表面对反向漏电流的影响表面对反向漏电流的影响表面对反向漏电流的影响表面对反向漏电

60、流的影响 由于硅由于硅P-N结的势垒产生电流要比反向扩散结的势垒产生电流要比反向扩散电流大得多，所以可以用式（电流大得多，所以可以用式（2-17）计算硅）计算硅P-N结的反向漏电流，只要乘以结的反向漏电流，只要乘以P-N结结面积结结面积A即即可。可。 但往往用这种方法计算得到的反向漏电流但往往用这种方法计算得到的反向漏电流比实际测量得到的漏电流小很多，这说明我们比实际测量得到的漏电流小很多，这说明我们还忽略了其他影响反向漏电流的重要因素。还忽略了其他影响反向漏电流的重要因素。 这个因素就是半导体表面对反向漏电流的这个因素就是半导体表面对反向漏电流的影响。影响。 上海电子信息职业技术学院上海电子

61、信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 表面对反向漏电流的影响表面对反向漏电流的影响 主要表现在以下三个方面主要表现在以下三个方面 表面漏电流表面漏电流。 P-N结沟道漏电流结沟道漏电流。 表面复合电流表面复合电流。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理表面漏电流表面漏电流表面漏电流表面漏电流 实际生产中

62、表面漏电流可能比体内电流大很多。实际生产中表面漏电流可能比体内电流大很多。 在在P-N结的生产过程中，硅片表面很可能沾污一些结的生产过程中，硅片表面很可能沾污一些金属离子（如钠离子）和水汽分子，这些金属离子和水金属离子（如钠离子）和水汽分子，这些金属离子和水汽分子相当于在半导体表面并联了一个附加的电导，它汽分子相当于在半导体表面并联了一个附加的电导，它可以使电流从可以使电流从N区电极沿半导体表面直接流到区电极沿半导体表面直接流到P区的电区的电极，从而引起反向漏电流的增加。极，从而引起反向漏电流的增加。 如果如果表面沾污严重的话，由此引出的表面漏电流可表面沾污严重的话，由此引出的表面漏电流可能比

63、势垒产生电流大得多，从而成为反向漏电流的主要能比势垒产生电流大得多，从而成为反向漏电流的主要成分成分。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P-NP-N结沟道漏电流结沟道漏电流结沟道漏电流结沟道漏电流 硅平面器件通常是用二氧化硅层作保护的，一硅平面器件通常是用二氧化硅层作保护的，一方面可以提高器件的稳定性和可靠性，另一方面也方面可以提高器件的稳定性和可靠性，另一方面也可以减小反向漏电流。可以减小反向漏电流。 但如果二氧化硅层质量不好

64、的话，会使半导体但如果二氧化硅层质量不好的话，会使半导体表面出现反型，形成反型沟道。（具体内容还会在表面出现反型，形成反型沟道。（具体内容还会在本书第七章作详细介绍。）本书第七章作详细介绍。） 反型沟道的存在相当于增大了反型沟道的存在相当于增大了P-N结的结面积，结的结面积，即势垒区面积增大，从而使势垒产生电流增大即势垒区面积增大，从而使势垒产生电流增大。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理表面复合电流表面复合电流表面复合电流表面

65、复合电流 半导体存在一些具有复合中心作用的能级，一半导体存在一些具有复合中心作用的能级，一部分少数载流子将在表面通过这些复合中心能级复部分少数载流子将在表面通过这些复合中心能级复合掉，从而导致反向电流的增加。合掉，从而导致反向电流的增加。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 综上所述，综上所述，P-N结的反向电流包括结的反向电流包括体内扩散电流体内扩散电流、势势垒产生电流垒产生电流和和表面漏电流表面漏电流三种成分。三种成分。 在实

66、际在实际P-N结二极管中，往往是表面漏电流占了主要结二极管中，往往是表面漏电流占了主要地位。因此，在生产过程中，地位。因此，在生产过程中，如何减小表面漏电流成了如何减小表面漏电流成了一个重要问题一个重要问题，通常可以从以下三个工艺角度加以考虑。，通常可以从以下三个工艺角度加以考虑。所选用的材料尽量避免掺杂不均匀、位错密度过高和所选用的材料尽量避免掺杂不均匀、位错密度过高和含有过多的有害杂质；含有过多的有害杂质；避免氧化层结构疏松和光刻中的针孔、小岛等问题；避免氧化层结构疏松和光刻中的针孔、小岛等问题；注意工艺洁净度，如去离子水和化学试剂的纯度，特注意工艺洁净度，如去离子水和化学试剂的纯度，特别

67、应该注意减小钠离子的沾污。别应该注意减小钠离子的沾污。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理影响影响P-N结电流电压特性结电流电压特性偏离理想方程的各种因素偏离理想方程的各种因素 实验测量表示，理想的电流电压方程式和小注入下锗实验测量表示，理想的电流电压方程式和小注入下锗P-N结的实验结果符合较好，但与硅结的实验结果符合较好，但与硅P-N结的实验结果偏结的实验结果偏离较大。由图看出，在正向偏压时，理论与实验结果间离较大。由图看出，在

68、正向偏压时，理论与实验结果间的偏差表现在的偏差表现在：(1)正向电流小时，理论计算值比实验值小；正向电流小时，理论计算值比实验值小；(2)正向电流较大时，曲线正向电流较大时，曲线c段段J-V关系为关系为JexpqV/(2k0T)；(3)在曲线在曲线d段，段，J-V关系不是指数关系，而是线性关系。关系不是指数关系，而是线性关系。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理（1）正向电流小时，理）正向电流小时，理论计算值比实验值小；论计算值比

69、实验值小；（2）正向电流较大时，）正向电流较大时，曲线曲线c段段J-V关系为关系为JexpqV/(2k0T)；（3）在曲线）在曲线d段，段，J-V关关系不是指数关系，而是线系不是指数关系，而是线性关系。性关系。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理引起上述差别的主要原因有：引起上述差别的主要原因有：（1）表面效应；）表面效应；（已介绍）（已介绍）（2）势垒区中的产生和）势垒区中的产生和复合复合； （P46 自学）自学） （其中产生已

70、介绍）（其中产生已介绍）（3）大注入条件大注入条件；（；（c段）段） （P47 自学）自学）（4）串联电阻效应。（）串联电阻效应。（d 段）段） 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理练习练习反向偏压下，硅反向偏压下，硅P-N结电流偏离理想方程结电流偏离理想方程的原因是什么？的原因是什么？为什么锗为什么锗P-N结在反偏情况下，伏安特性结在反偏情况下，伏安特性与理想方程符合比较好？与理想方程符合比较好？ 正偏正偏P-N结实际伏安特性和理

71、想情况的结实际伏安特性和理想情况的偏差表现在哪些方面？偏差表现在哪些方面？P55 6 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理2.4 P-N结电容结电容 P-N结有整流效应，但是它又包含着破坏整流特结有整流效应，但是它又包含着破坏整流特性的因素。这个因素就是性的因素。这个因素就是P-N结的电容。结的电容。 一个一个P-N结在结在低频低频电压下，能很好地起整流作用，电压下，能很好地起整流作用，但是当但是当电压频率增高电压频率增高时，其整流

72、特性变坏，甚至基本上时，其整流特性变坏，甚至基本上没有整流效应。这是因为没有整流效应。这是因为P-N结具有电容特性。结具有电容特性。 讨论：讨论： P-N结为什么具有电容特性？结为什么具有电容特性？ P-N结电容的大小和什么因素有关？结电容的大小和什么因素有关？ P-N结电容包括结电容包括势垒电容势垒电容和和扩散电容扩散电容两部分。两部分。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理势垒电容势垒电容势垒电容势垒电容 当当P-N结加正向偏压

73、时，势垒区的电场随正向偏压结加正向偏压时，势垒区的电场随正向偏压的增加而减弱，势垒区宽度变窄，空间电荷数量减少。的增加而减弱，势垒区宽度变窄，空间电荷数量减少。因为空间电荷是由不能移动的杂质离子组成，所以空间因为空间电荷是由不能移动的杂质离子组成，所以空间电荷的减少是由于电荷的减少是由于N区的电子和区的电子和P区的空穴过来中和了区的空穴过来中和了势垒区中一部分电离施主和电离受主势垒区中一部分电离施主和电离受主。 这就是说，在外加正向偏压增加时，将有一部分电这就是说，在外加正向偏压增加时，将有一部分电子和空穴子和空穴“存入存入”势垒区。反之，当正向偏压减小时，势垒区。反之，当正向偏压减小时，势垒

74、区的电场增强，势垒区宽度增加，空间电荷数量增势垒区的电场增强，势垒区宽度增加，空间电荷数量增多，这就是由一部分电子和空穴从势垒区中多，这就是由一部分电子和空穴从势垒区中“取出取出”。 对于加反向偏压的情况，可作类似分析。对于加反向偏压的情况，可作类似分析。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业

75、技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理反向偏压的绝对值增大，载流子存入势反向偏压的绝对值增大，载流子存入势垒区还是从势垒区垒区还是从势垒区取出取出？反向偏压的绝对值减小，载流子反向偏压的绝对值减小，载流子存入存入势势垒区还是从势垒区取出？垒区还是从势垒区取出？正向偏压增大，载流子存入扩散区还是正向偏压增大，载流子存入扩散区还是从扩散区取出？从扩散区取出？正向偏压减小，载流子存入扩散区还是正向偏压减小，载流子存入扩散区还是从扩散区取出？从扩散区取出？ 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结

76、上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 P-N结上外加电压的变化，引起了电子结上外加电压的变化，引起了电子和空穴在势垒区的和空穴在势垒区的“存入存入”和和“取出取出”作用，作用，导致势垒区的空间电荷数量随外加电压而变导致势垒区的空间电荷数量随外加电压而变化，这和一个化，这和一个电容器的充放电电容器的充放电作用相似。作用相似。 这种这种P-N结的电容效应称为势垒电容，结的电容效应称为势垒电容，以以CT表示。表示。 势垒电容势垒电容势垒电容势垒电容 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-

77、N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理扩散电容扩散电容扩散电容扩散电容 正向偏压时，有空穴从正向偏压时，有空穴从P区注入区注入N区。当正向偏压区。当正向偏压增加时，由增加时，由P区注入到区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。了载流子的浓度梯度。 电子情况完全相同。电子情况完全相同。 在外加电压变化时，在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。也

78、增加，与它保持电中性的电子也相应增加。 P扩散区情况完全相同。扩散区情况完全相同。 这种由于这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用结的扩散电容。用CD表示。表示。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 实验发现，实验发现，P-N结的势垒电容和扩散电容都随外加结的势垒电容和扩散电容都随外加电压而变化，表明它们是电压而变化，表明它

79、们是可变电容可变电容。为此，引入微分电容。为此，引入微分电容的概念来表示的概念来表示P-N结的电容。结的电容。 当当P-N结在一个固定直流偏压结在一个固定直流偏压V的作用下，叠加一的作用下，叠加一个微小的直流电压个微小的直流电压dV时，这个微小的电压变化时，这个微小的电压变化dV所引起所引起的电荷变化的电荷变化dQ，称为这个直流偏压下的微分电容，即，称为这个直流偏压下的微分电容，即微分电容微分电容微分电容微分电容P-N结的直流偏压数值不同，结的直流偏压数值不同，微分电容也不同。微分电容也不同。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章

80、 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理突变结的势垒电容突变结的势垒电容突变结的势垒电容突变结的势垒电容（2-202-20）（2-192-19）推导略推导略推导略推导略 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理势垒宽度势垒宽度势垒宽度势垒宽度材料的相对材料的相对材料的相对材料的相对介电系数介电系数介电系数介电系数真空介电常数真空介电常数真空介电常数真空介电常数 与平行板电容器电

81、容公式在形与平行板电容器电容公式在形式上完全一致。式上完全一致。 因此，可以把因此，可以把P-N结势垒电容结势垒电容等效为一个平行板电容器的电容等效为一个平行板电容器的电容，势垒区宽度对应于两平行极板间势垒区宽度对应于两平行极板间的距离，的距离，P-N结的面积对应于平结的面积对应于平行极板的面积。行极板的面积。P-NP-N结结结结面积面积面积面积将式（将式（将式（将式（2-192-19）代入（）代入（）代入（）代入（2-202-20）可得）可得）可得）可得 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职

82、业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理对于对于P+-N结或结或N+-P结，公式（结，公式（2-20）可简化为）可简化为 （2-212-21）轻掺杂一边轻掺杂一边轻掺杂一边轻掺杂一边的杂质浓度的杂质浓度的杂质浓度的杂质浓度（1）和突变结的势垒电容和结的面积以及轻掺杂一边的）和突变结的势垒电容和结的面积以及轻掺杂一边的杂质浓度的平方根成正比，因此杂质浓度的平方根成正比，因此减小结面积以及降低轻掺减小结面积以及降低轻掺杂一边的杂质浓度是减小结电容的途径杂一边的杂质浓度是减小结电容的途径；（2）和）和突变结势垒电容和电压（突变结势垒电容和电压（VD-V）的平方根成反）的平方根成

83、反比比，反向偏压越大，则势垒电容越小，若外加电压随时间，反向偏压越大，则势垒电容越小，若外加电压随时间变化，则势垒电容也随时间变化，可利用这一特性制作变化，则势垒电容也随时间变化，可利用这一特性制作变变容器件容器件。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理线性缓变结线性缓变结线性缓变结线性缓变结的势垒电容的势垒电容的势垒电容的势垒电容浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度（1）和结面积及杂质浓度梯度的立方根成正比，因此，）和结面积及杂质浓度

84、梯度的立方根成正比，因此，减减小结面积和降低杂质浓度梯度有利于减小势垒电容小结面积和降低杂质浓度梯度有利于减小势垒电容；（2）和（和（VD-V）的立方根成反比）的立方根成反比，增大反向电压，电容，增大反向电压，电容将减小。将减小。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 突变结和线性缓变结的势垒电容，都与突变结和线性缓变结的势垒电容，都与外加电压有关，这在实际当中很有用处。外加电压有关，这在实际当中很有用处。一方面可以制成一方面可以制

85、成变容器件变容器件；另一方面可以；另一方面可以用来测量结附近的杂质浓度和杂质浓度梯用来测量结附近的杂质浓度和杂质浓度梯度度等。等。小结小结小结小结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理P P+ +-N-N结的扩散电容结的扩散电容结的扩散电容结的扩散电容扩散电容随频率的增加而减小扩散电容随频率的增加而减小 扩散电容随正向偏压按指数关系增加，所以扩散电容随正向偏压按指数关系增加，所以在在大的正向偏压时，扩散电容便起主要作用大的正向偏压时

86、，扩散电容便起主要作用。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理2.5 P-N结击穿结击穿 实验发现，对实验发现，对P-N结施加的反向偏压增大到某一数值结施加的反向偏压增大到某一数值VBR时，反时，反向电流密度突然开始增大，此现象称为向电流密度突然开始增大，此现象称为P-N结击穿结击穿。 发生击穿时的反向偏压称为发生击穿时的反向偏压称为P-N结的击穿电压结的击穿电压，如图所示。，如图所示。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术

87、学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理发生发生P-N结击穿的机理结击穿的机理主要有以下几种主要有以下几种 雪崩击穿雪崩击穿 隧道击穿隧道击穿热电击穿热电击穿(热击穿热击穿) 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿 当反向偏压很大时，势垒区中的电场很强，在势垒区当反向偏压很大时，势垒区中的

88、电场很强，在势垒区内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用，具有很大的内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用，具有很大的能量，它们与势垒区内的晶格原子发生碰撞时，能把价键能量，它们与势垒区内的晶格原子发生碰撞时，能把价键上的电子碰撞出来，成为导电电子，同时产生一个空穴上的电子碰撞出来，成为导电电子，同时产生一个空穴（第一代载流子）。势垒区中电子碰撞出来一个电子和一（第一代载流子）。势垒区中电子碰撞出来一个电子和一个空穴（第二代载流子），于是一个载流子变成了三个载个空穴（第二代载流子），于是一个载流子变成了三个载流子。这三个载流子在强电场作用下，还会继续发生碰撞，流子。这三个载流子在强电场作用下，

89、还会继续发生碰撞，产生第三代的电子产生第三代的电子-空穴对。空穴也如此产生第二代、第三空穴对。空穴也如此产生第二代、第三代的载流子。如此继续下去，载流子就大量增加，这种繁代的载流子。如此继续下去，载流子就大量增加，这种繁殖载流子的方式称为殖载流子的方式称为载流子的倍增效应载流子的倍增效应。由于倍增效应，。由于倍增效应，使势垒区单位时间内产生大量载流子，迅速增大了反向电使势垒区单位时间内产生大量载流子，迅速增大了反向电流，从而发生流，从而发生P-N结击穿。这就是雪崩击穿的机理。结击穿。这就是雪崩击穿的机理。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章

90、第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 雪崩击穿除了雪崩击穿除了与势垒区中电场强度有关与势垒区中电场强度有关外，还外，还与势垒区的宽度有关与势垒区的宽度有关，因为载流子动能的增加，需，因为载流子动能的增加，需要有一个加速过程，如果势垒区很薄，即使电场很要有一个加速过程，如果势垒区很薄，即使电场很强，载流子在势垒区加速达不到产生雪崩倍增效应强，载流子在势垒区加速达不到产生雪崩倍增效应所必须的动能，就不能产生雪崩击穿。所必须的动能，就不能产生雪崩击穿。雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业

91、技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理隧道击穿隧道击穿隧道击穿隧道击穿 隧道击穿是在强电场作用下，由隧道效应，隧道击穿是在强电场作用下，由隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击穿机理。也称为的一种击穿机理。也称为齐纳击穿齐纳击穿。 对于一定的半导体材料，势垒区中的对于一定的半导体材料，势垒区中的电场越电场越大大，或，或隧道长度越短隧道长度越短，则电子穿过隧道的几率越，则电子穿过隧道的几率越大。大。 上海电子信息

92、职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 一般杂质浓度一般杂质浓度下，雪崩击穿机构是主要的。下，雪崩击穿机构是主要的。 杂质浓度高杂质浓度高时，反向偏压不高的情况就能发生隧时，反向偏压不高的情况就能发生隧道击穿，由于势垒区宽度小，不利于雪崩倍增效应，道击穿，由于势垒区宽度小，不利于雪崩倍增效应，所以在重掺杂的情况下，隧道击穿机构变为主要的。所以在重掺杂的情况下，隧道击穿机构变为主要的。小结小结小结小结雪崩效应和隧道效应引起的击穿统称为雪崩效应和隧道

93、效应引起的击穿统称为电击穿电击穿。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理热电击穿热电击穿热电击穿热电击穿/ /热击穿热击穿热击穿热击穿 当当P-N结上施加反向电压时，流过结上施加反向电压时，流过P-N结的反向电流结的反向电流要引起要引起热损耗热损耗。反向电压逐渐增大时，对应于一定的反。反向电压逐渐增大时，对应于一定的反向电流所损耗的功率也增大，这将产生大量热能。如果向电流所损耗的功率也增大，这将产生大量热能。如果没有良好的散热条件使

94、这些热能及时传递出去，则将引没有良好的散热条件使这些热能及时传递出去，则将引起结温上升。随着起结温上升。随着结温的上升结温的上升，反向饱和电流密度也迅反向饱和电流密度也迅速上升速上升，产生的热能也迅速增大产生的热能也迅速增大，进而又导致结温上升进而又导致结温上升，反向饱和电流密度增大反向饱和电流密度增大。 如此反复循环下去，最后使如此反复循环下去，最后使Js无限增长而发生击穿。无限增长而发生击穿。这种由于这种由于热不稳定性热不稳定性引起的击穿，称为热电击穿。引起的击穿，称为热电击穿。 对于禁带宽度比较小的半导体如对于禁带宽度比较小的半导体如锗锗P-N结结，由于反，由于反向饱和电流密度较大，在室

95、温下这种击穿很值得重视。向饱和电流密度较大，在室温下这种击穿很值得重视。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理自学自学P52 2.5.4 雪崩击穿电压雪崩击穿电压VB的计算的计算P53 2.5.5 影响雪崩击穿电压的因素影响雪崩击穿电压的因素 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体

96、器件物理练习练习试分析雪崩击穿和隧道击穿的区别。试分析雪崩击穿和隧道击穿的区别。P55 7可用哪些方法来提高雪崩击穿电压？可用哪些方法来提高雪崩击穿电压？ 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理雪崩击穿和隧道击穿的主要区别雪崩击穿和隧道击穿的主要区别隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场；隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场；雪崩击穿除了与电场有关外雪崩击穿除了与电场有关外,还与空间电荷区还与空间电荷区宽度有关。宽度有关。雪崩击

97、穿是碰撞电离的结果，如果用光照等其雪崩击穿是碰撞电离的结果，如果用光照等其他办法，同样会有倍增效应；而上述外界作用他办法，同样会有倍增效应；而上述外界作用对隧道击穿则不会有明显的影响。对隧道击穿则不会有明显的影响。隧道击穿电压随着温度的增加而降低，温度系隧道击穿电压随着温度的增加而降低，温度系数为负数；而雪崩击穿电压随着温度的增加而数为负数；而雪崩击穿电压随着温度的增加而增加，温度系数为正数增加，温度系数为正数 。 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器

98、件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半

99、导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理第二章第二章第二章第二章 P-NP-N结结结结 上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院半导体器件物理半导体器件物理