文档介绍：第六章 pn结
第一页，共28页。
目录
第一章 半导体中的电子状态
第二章 半导体中的杂质和缺陷
第三章 载流子的统计分布
第四章 半导体的导电性
第五章 非平衡载流子
第六章 pn结
第七章 金属和半导体的接触
第八章 致非平衡电流的产生。
平衡时，
，pn结内没有电流。
当电流密度恒定时，载流子浓度高的地方，费米面的位置变化小
pn结在空间电荷区能带发生弯曲，这是内建电场引起的。
电子从低势能的n区向高势能的p区运动时，必须爬过高坡，即pn结的势垒；空间电荷区又称势垒区。
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第六章 pn 结
—— pn结接触电势差
内建电场ED对应的电势能qVD为pn结的势垒高度。
内建电场由准费米能级差引起：
非简并态的载流子浓度为：
相除取对数
完全电离
内建电势差与pn结两端的杂质浓度、温度和禁带宽度有关。在一定温度下，两端杂质浓度差越大，禁带越宽，接触电势差越大。
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第六章 pn 结
—— pn结的载流子分布
要想求出载流子的分布(浓度)，应先计算出态密度。
态密度
分布函数
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第六章 pn 结
—— pn结的载流子分布
类似的空穴浓度为：
pn结中电子的浓度为：
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第六章 pn 结
—— pn结的载流子分布
：
，则此处空穴浓度为：
在室温附近，对于绝大部分势垒区，其中杂质虽然都已电离，但载流子浓度比起n和p区的多数载流子，其浓度要小得多，常称为耗尽层。
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第六章 pn 结
—— pn结的载流子分布
：
，则此处空穴浓度为：
在室温附近，对于绝大部分势垒区，其中杂质虽然都已电离，但载流子浓度比起n和p区的多数载流子，其浓度要小得多，常称为耗尽层。
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第六章 pn 结
—— pn结电压特性
外加正向电压下，pn结势垒的变化及载流子的运动
E
pn结加正向电压V，由于势垒两侧的载流子浓度很大，电阻很小，正向偏压几乎都降落在结区，削弱内建电场(qVD-qV)；
内建电场(qVD-qV)减弱，打破了载流子扩散与漂移的平衡态，使扩散流起主导，存在净扩散电流。
电子从n区扩散到p区，成为p区的非平衡载流子，它们在p区边扩散边被空穴复合。在p区经过一定距离的扩散后被全部复合，该区域为扩散区。
在pn结两端外加正向偏压，使非平衡载流子注入半导体中，称为非平衡载流子的电注入。
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第六章 pn 结
—— pn结电压特性
外加反向直流电压下，pn结势垒的变化及载流子的运动
pn结加反向电压V，增强内建电场(qVD+qV)，增强了载流子的漂移;
E
n区边界处扩散过来的空穴被内建电场驱赶回p区，p区边界处扩散过来的电子被驱赶回n区；
结区内的载流子被驱赶后由结区内的少子补充，形成反向偏压下的扩散流，即少子的不断抽取或吸取。
在较大的反向偏压下，边界处的少子浓度趋于零，此时pn结的电流较小→0.
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第六章 pn 结
—— pn结电压特性
外加正向电压下，pn结的能带图
EFn
EFp
Ecp
Evp
Ecn
Evn
Lp
Ln
p
n
在正向偏压下有非平衡载流子注入半导体中，使费米能级发生劈裂：
空穴扩散区
电子扩散区
在空穴扩散区，电子浓度高，EFn较高(平直)，非平衡载流子对其影响较小；空穴浓度小，影响大；
靠近结区，空穴浓度增大，EFn和EFp逐渐发生劈裂；
到结区边界，空穴浓度最高，EF劈裂程度最大；
E
q(VD-V)
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第六章 pn 结
—— pn结电压特性
外加反电压下，pn结的能带图
EFn
EFp
Ecp
Evp
Ecn
Evn
Lp
Ln
p
n
在反向偏压下，内建电场增强，载流子的漂移电流增大，出现EF的劈裂：
空穴扩散区
电子扩散区
E
q(VD+V)
n
EFn
EFp
p
h
e
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第六章 pn 结
—— pn结电压特