半导技体基础术
、半导1体基本知的
本征半识体和杂导半质体的结构导
2、 PN 的结成及特性形
PN的结形过成程 P结N的向导单性电PN 结的容效电应
1 半导
体基的本知识•
本半导征、体质杂导半 体 施•杂主质、受杂质主• N 型半导、P型体导体 • 半由自子、电空穴• 多数 流子、少载载流子数
导半材料
根体物据导体能力(电电率)阻的同不，来划分导体 绝、体和缘半体。 导典的半导型：硅S体i锗G、、砷e镓G化aA
s
半
导体的价键共结
硅构锗的和子原结构简模化型晶及体构结
本
半征导及其特体征
本半导体征—— 化 成学纯分的半净体。它在物理结构上呈导 单体形态。晶空穴 —共价键中—空的。位 电子空穴——对由激发热 而生的产自由子和电穴空。对 穴的空移——动穴的运动 空是靠相邻价共中键的价子 电依充次空填穴来实现的。
由随机于振热动致使共价键 被打破而生空穴产电－子
对质半杂导体
杂半导质体掺入：某些量微元作素为质杂本征 半的体，导可使半导的体导电发性显著变生。化 N半导型体掺入五：杂价质素（元磷）的如半导体 P。型半导体：入掺价三杂质元素（如）硼半导体的。
N型
半体
导特：因性五杂价质子中原只有 四价电子个与能围周四 半个导原子中的价电 子体形成价键共而多余，的一 价个电因无子共键价 束而缚很容易成形自由电子
。在 型半N导体中自电由子多是载数流，子它主要 由杂质原提供子空穴；少是载数子,流由 热激发成形。 供自提电由子五价的质杂原因带正子电而成为荷正 离，子因五价此杂原质也称子为主施杂质。
P
型导体
特半性：因价三 杂质原在子与硅原子 成共形价键时 缺少，个价 电子一在而价共 键留下一中个穴空
。在
型半P导中空体穴是多数流载，它主子要由杂掺 形；自成电子由是少数载流子 由，热激形发。 成穴空容易很俘电获，子使杂质子成原负离子。为 三价质 因杂也称为而受杂主质
。2
PN 结形成的及特性3
..12载 子流漂的与移扩 散3..2 P2N结的成形3.2. P3结的N单导向性电阻—性应 3.2效. P4N的反结击穿向3 2.5 .NP的电容结应—高频效特性
载流子的漂移与
扩散漂移运动
：在电场用作引的载起流子运动。 的散运扩动由载流子：浓度差起引的流子载运的。动
正
离子
载区流子扩的散促了成P结的形N
PN结的形成
成
¾在块一本征半导两体侧通扩散过不同 杂质,分的别形成N半导型 体和型P半体导 ¾于。，是在N型导半体和P半型导体的 合面上形成如结物下理过程: 结 合 面因浓差 ↓ 度由杂质子形 离多子扩散运动的 成→空电荷区
间↓空间电
区荷成内形电场 ↓ ↓内电阻场
止 电内场促使 子多扩散 少子漂 移最，多子后扩散的和少子漂移达 到的态平动，衡而从成形空电间荷。区
PN的结定
义N结：在PP型导半和N体半导体型的合结， 由离子面层薄形的空间电荷成区。 也称耗尽：在层空间电区荷，于由少多缺。
子P
N结加正向压时电的单导电向—性导—电
N结P正（加正向偏压）电： 当外电加压PN使中结区 的电P高位N区于电位 P的结正偏N的特时征
低
电 阻 具有大的正向散电扩
流
P
N加结反电向压的单时向导性电——导电
PN结不偏反的特征
时高阻 电 有小的具向反扩散流
电在一的温度条定件下，由本征 发决定的少激子浓是一度的，故少定 形成的漂子电移是流恒的定基本，与上所 加反电压的向小大关无这个，流 也电称为向反饱电流。和
P结V-I N性的数学特型
模i D =I (e
其S中
vD VT
−/1 )
I
S— —向反和电流饱V T——温度 的压当电量
且常温下（在=T030）K
k
TVT = 2=mV6q
PN
的伏结特性安
NP的结向击反
穿NP结的反向击穿：PN当的反结 向电增压到加定一值数时载流子（快速 加增破坏或共了价的键构结，）向反电流突 然快增速加。电流突然快 增加 速雪崩击穿 电 穿击可— 逆纳击穿齐 击穿——不可逆 热电击穿设计利不导会致热穿击
PN结
电的效应容——散扩电容C
D
PN使结 正偏
扩散电容 意图示
P结的电N效容应势垒—容电B
使PC结 反N 偏
半导技体基础术
、半导1体基本知的
本征半识体和杂导半质体的结构导
2、 PN 的结成及特性形
PN的结形过成程 P结N的向导单性电PN 结的容效电应
1 半导
体基的本知识•
本半导征、体质杂导半 体 施•杂主质、受杂质主• N 型半导、P型体导体 • 半由自子、电空穴• 多数 流子、少载载流子数
导半材料
根体物据导体能力(电电率)阻的同不，来划分导体 绝、体和缘半体。 导典的半导型：硅S体i锗G、、砷e镓G化aA
s
半
导体的价键共结
硅构锗的和子原结构简模化型晶及体构结
本
半征导及其特体征
本半导体征—— 化 成学纯分的半净体。它在物理结构上呈导 单体形态。晶空穴 —共价键中—空的。位 电子空穴——对由激发热 而生的产自由子和电穴空。对 穴的空移——动穴的运动 空是靠相邻价共中键的价子 电依充次空填穴来实现的。
由随机于振热动致使共价键 被打破而生空穴产电－子
对质半杂导体
杂半导质体掺入：某些量微元作素为质杂本征 半的体，导可使半导的体导电发性显著变生。化 N半导型体掺入五：杂价质素（元磷）的如半导体 P。型半导体：入掺价三杂质元素（如）硼半导体的。
N型
半体
导特：因性五杂价质子中原只有 四价电子个与能围周四 半个导原子中的价电 子体形成价键共而多余，的一 价个电因无子共键价 束而缚很容易成形自由电子
。在 型半N导体中自电由子多是载数流，子它主要 由杂质原提供子空穴；少是载数子,流由 热激发成形。 供自提电由子五价的质杂原因带正子电而成为荷正 离，子因五价此杂原质也称子为主施杂质。
P
型导体
特半性：因价三 杂质原在子与硅原子 成共形价键时 缺少，个价 电子一在而价共 键留下一中个穴空
。在
型半P导中空体穴是多数流载，它主子要由杂掺 形；自成电子由是少数载流子 由，热激形发。 成穴空容易很俘电获，子使杂质子成原负离子。为 三价质 因杂也称为而受杂主质
。2
PN 结形成的及特性3
..12载 子流漂的与移扩 散3..2 P2N结的成形3.2. P3结的N单导向性电阻—性应 3.2效. P4N的反结击穿向3 2.5 .NP的电容结应—高频效特性
载流子的漂移与
扩散漂移运动
：在电场用作引的载起流子运动。 的散运扩动由载流子：浓度差起引的流子载运的。动
正
离子
载区流子扩的散促了成P结的形N
PN结的形成
成
¾在块一本征半导两体侧通扩散过不同 杂质,分的别形成N半导型 体和型P半体导 ¾于。，是在N型导半体和P半型导体的 合面上形成如结物下理过程: 结 合 面因浓差 ↓ 度由杂质子形 离多子扩散运动的 成→空电荷区
间↓空间电
区荷成内形电场 ↓ ↓内电阻场
止 电内场促使 子多扩散 少子漂 移最，多子后扩散的和少子漂移达 到的态平动，衡而从成形空电间荷。区
PN的结定
义N结：在PP型导半和N体半导体型的合结， 由离子面层薄形的空间电荷成区。 也称耗尽：在层空间电区荷，于由少多缺。
子P
N结加正向压时电的单导电向—性导—电
N结P正（加正向偏压）电： 当外电加压PN使中结区 的电P高位N区于电位 P的结正偏N的特时征
低
电 阻 具有大的正向散电扩
流
P
N加结反电向压的单时向导性电——导电
PN结不偏反的特征
时高阻 电 有小的具向反扩散流
电在一的温度条定件下，由本征 发决定的少激子浓是一度的，故少定 形成的漂子电移是流恒的定基本，与上所 加反电压的向小大关无这个，流 也电称为向反饱电流。和
P结V-I N性的数学特型
模i D =I (e
其S中
vD VT
−/1 )
I
S— —向反和电流饱V T——温度 的压当电量
且常温下（在=T030）K
k
TVT = 2=mV6q
PN
的伏结特性安
NP的结向击反
穿NP结的反向击穿：PN当的反结 向电增压到加定一值数时载流子（快速 加增破坏或共了价的键构结，）向反电流突 然快增速加。电流突然快 增加 速雪崩击穿 电 穿击可— 逆纳击穿齐 击穿——不可逆 热电击穿设计利不导会致热穿击
PN结
电的效应容——散扩电容C
D
PN使结 正偏
扩散电容 意图示
P结的电N效容应势垒—容电B
使PC结 反N 偏