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高等半导体物理与器件 第八章 pn结二极管
第八章 pn结二极管
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pn结电流
产生-复合电流和大注入
pn结的小信号模型
本章内容
第八章 pn结二极管
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（1）pn结内电荷流动的定性描述
pn结电流
第八章 pn结二极管
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pn 结加正偏Va，Va基本上全降落在耗尽区的势垒上
由于耗尽区中载流子浓度很小，与中性p区和n区的体电阻相比耗尽区电阻很大
势垒高度由平衡时的eVbi降到e(Vbi-Va) ；正向偏压Va产生的电场与内建电场反向，势垒区中电场强度减弱，对应使空间电荷数量减少，势垒区宽度变窄。
第八章 pn结二极管
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产生净扩散流；电子：n区→p区，空穴：p区→n区
热平衡，载流子漂移与扩散的平衡被打破：势垒高度减少，势垒区电场减弱，漂移减弱，因而漂移不不小于扩散，产生净扩散流。
空间电荷区的两侧产生过剩载流子；
正向注入：通过势垒区进入p区的电子和进入n区的空穴分别在界面（-xp和xn）处积累，产生过剩载流子。
少子注入：由于注入载流子对它进入的区域都是少子。
小注入：注入的少子浓度远不不小于进入区多子浓度。
边界上注入的过剩载流子，不停向体内扩散，通过大概几种扩散长度后，又恢复到平衡值。
第八章 pn结二极管
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（2）理想的电流-电压关系
理想pn结I-V特性方程的四个基本假设条件：
pn结为突变结，可以采用理想的耗尽层近似，耗尽区以外为中性区；
载流子分充斥足麦克斯韦-玻尔兹曼近似；
满足小注入的条件；
pn结内电流到处相等；结内电子电流和空穴电流分别为持续函数；耗尽区内电子电流和空穴电流为恒定值。
第八章 pn结二极管
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第八章 pn结二极管
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（3）边界条件
热平衡下p区少子浓度与n区多子浓度联系起来。
第八章 pn结二极管
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正偏，空间电荷区势垒高度减少，内建电场减弱
势垒降低
空间电荷区缩短
内建电场减弱
扩散电流>漂移电流
空间电荷区边界处少数载流子浓度注入
第八章 pn结二极管
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偏置状态下p区空间电荷区边界处的非平衡少数载流子浓度
注入水平和偏置电压有关
边界条件