PN结--平衡PN结

发布网友发布时间：2024-10-02 14:36

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热心网友时间：2024-10-03 21:11

半导体器件的电学特性深受PN结的影响，理解并掌握PN结原理对于理解半导体器件工作原理至关重要。

PN结由P型半导体材料和N型半导体材料相互接触形成。P型半导体掺有B、Al等杂质，N型半导体掺有N、P等杂质。通过选择性掺杂，如扩散法，可以制备出PN结。扩散法在N型Si上形成P型Si区域，得到扩散结。合金结则是通过将金属与半导体合金化形成，工艺更简单。合金结可分为突变结和缓变结，其中突变结杂质浓度分布明显，而缓变结浓度分布较缓和。

在PN结中，载流子浓度梯度引起扩散迁移。空穴从P区扩散至N区，电子从N区扩散至P区，破坏了两种半导体的电中性。电中性被破坏导致内建电场形成。内建电场促使电子流回N区，空穴流回P区，形成漂移电流。当扩散电流和漂移电流达到动态平衡时，PN结内净电流为零。平衡状态时，费米能级处处相等，标志着电子及空穴载流子的扩散电流和漂移电流相互抵消。

平衡PN结内载流子浓度分布的“耗尽层”是载流子耗尽的区域，电势主要落在耗尽区内，形成“势垒区”。耗尽层宽度与两侧掺杂浓度、温度、材料禁带宽度等因素有关。载流子浓度从耗尽层的一侧边界递减至另一侧边界。在平衡PN结载流子浓度分布示意图中，可以清晰地看出载流子浓度的变化趋势。