PN结耗尽层宽度跟参杂浓度的关系_百度知道
PN结耗尽层宽度跟参杂浓度的关系
com/zhidao/wh%3D450%2C600/sign=fbef082025aafa40f034f79f019f7，耗尽层变得更窄.com/zhidao/pic/item/72f082025aafa40f034f79f019f7://e.hiphotos，齐纳击穿和雪崩击穿的性质和区别没能理解，这句话不太明白.baidu.jpg" />不明白为什么高参杂的时候耗尽层宽度很窄，加速漂移运动.jpg" target="_blank" title="点击查看大图" class="ikqb_img_alink"><img class="ikqb_img" src="http.hiphotos.hiphotos：耗尽层的宽度很窄<a href="http.baidu，而直接破坏共价键.com/zhidao/wh%3D600%2C800/sign=dc837c3e503db65cb9ec3/72f082025aafa40f034f79f019f7://e://e，加上反向电流，望懂的人给在下讲解讲解.baidu.jpg" esrc="http，直至击穿，可不可以这样理解？齐纳击穿说不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电厂。总的来说
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对于N型半导体，所以相比低掺杂时达到动态平衡所需时间更短;d，掺杂浓度低，多子的扩散运动剧烈，但是空间电荷区产生的内电场导致少子的漂移运动也剧烈，掺杂浓度高，前面已经说过高掺杂，电子和空穴很快就复合了，内电场强，耗尽层也就窄了。多子的数量与掺杂浓度有关，所以E很强，最终要达到动态平衡，载流子运动距离短。两者都属于电击穿，高掺杂则多子数量多第一问，空间电荷区又要变薄，内电场E=U&#47。高掺杂时耗尽层两端的浓度差大；而P型半导体，将其看成平行板电容器。第二问，利用这一性质做成了稳压管，利用这一性质做成了整流二极管。“齐纳击穿说不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电场”，自由电子是多数载流子（多子）——杂质原子提供，就像滚雪球的倍增效应：齐纳击穿，碰撞电离；
雪崩击穿，空间电荷区理论上加宽，空穴是少数载流子（少子）——热激发形成，因为其缺少多子又称耗尽层，空穴是多子——掺杂形成。P型半导体和N型半导体中间的空间电荷区就是PN结，一定条件下是可逆的，耗尽层宽度（d）小，直接打断共价键，自由电子是少子——热激发形成
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出门在外也不愁6第二章PN结_图文_百度文库
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6第二章PN结
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你可能喜欢为什么pn结击穿电压随掺杂浓度升高而降低?
齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的PN结内.由于掺杂浓度很高,PN结很窄,这样即使施加较小的反向电压（5V以下）,结层中的电场却很强（可达左右）.在强电场作用下,会强行促使PN结内原子的价电子从共价键中拉出来,形成"电子一空穴对",从而产生大量的载流子.它们在反向电压的作用下,形成很大的反向电流,出现了击穿.显然,齐纳击穿的物理本质是场致电离.采取适当的掺杂工艺,将硅PN结的雪崩击穿电压可控制在8～1000V.而齐纳击穿电压低于5V.在5～8V之间两种击穿可能同时发生
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扫描下载二维码“掺杂”那些事儿
可以这么说，杂质半导体改变了世界。只要和半导体扯上关系，无论集成的还是非集成，绝大多数都用到了“掺杂”。
改变杂质分布的主要方法有：杂质扩散，离子注入，外延。
杂质原子的掺入改变了半导体的电学特性，才有了各种半导体器件的产生，以及集成电路的发展。
那么，“掺杂”是如何改变半导体的电学特性的呢？
（注：本文多指均匀扩散结）
1.重掺杂时电阻率低，电阻小。
杂质原子的引入改变了电子在有效能量状态上的分布。假设导带底和价带顶有效状态密度不变，那么杂质的引入势必影响到费米—狄拉克概率分布函数所描述的电子分布，从而使费米能级偏离本征费米能级。重掺杂时，平衡多子的浓度剧增，可以近似为杂质浓度，远远超过本征载流子的浓度，从而使半导体的导电能力增强，电导率高，电阻率低，电阻小。
2.重掺杂时空间电荷区会向低掺杂一侧扩展。
对于pn结来说，在冶金结两侧杂质浓度一般不同。在热平衡条件下，载流子的扩散运动产生了内建电势差，进一步形成了空间电荷区，即耗尽层。重掺杂的一侧，载流子浓度高，向低掺杂一侧扩散的载流子也就多，从而在低掺杂侧复合的载流子多，于是低掺杂一侧的空间电荷区较宽，而重掺杂一侧空间电荷区教窄。
典型地，对于单边突变结，如p+n结，空间电荷区几乎扩展在n区一侧。
也就是说，重掺杂时空间电荷区会向低掺杂一侧扩展，重掺杂一侧空间电荷区变窄。
3.重掺杂时内建电势差大，势垒高。
pn结重掺杂时，载流子的扩散运动强，所以扩散的载流子被复合后留下的杂质离子多，从而在热平衡状态下内建电势差较大，在能带图上直观表示为势垒高。
4.重掺杂时禁带宽度变窄。
通常讨论杂质半导体的特性时，总会假设导带底和价带顶的有效能态密度是不变的，也就间接假设了禁带宽度不变。
但是在重掺杂的时候，尤其是在简并半导体中，重掺杂会严重影响禁带宽度。
在简并半导体中，由于掺杂浓度极高，原来分立的杂质能级分裂为能带，进一步与导带底和价带顶产生交叠，从而在禁带中出现了允许电子存在的能量状态，即禁带宽度变窄。
简并半导体的禁带变窄用在晶体管中时，就会使晶体管的增益下降，而不是像预期的那样增益上升。
5.重掺杂使本征载流子浓度增加，从而少子浓度增加。
值得注意的是，在掺杂浓度极高的时候少子浓度非但没有减少，反而增加。
可以这样理解，重掺杂时平衡多子的浓度升高，几乎与杂质浓度不相上下。但是重掺杂时禁带宽度在变窄，禁带宽度变窄意味着本征载流子浓度升高。而在热平衡状态下，平衡多子和平衡少子之积为本征载流子浓度的平方，在掺杂浓度极高的情况下，平衡少子的浓度将会升高。
6.重掺杂时更容易发生击穿，击穿电压变小。
重掺杂时pn结的内建电势差大，势垒高，也就意味着在空间电荷区内的场强大。那么在pn结反偏的情况下，只需小的反偏电压，就能使载流子在空间电荷区的高电场作用下获得更高的速度。高速载流子有一定几率和晶格原子发生碰撞，从而发生雪崩击穿。
即随着掺杂浓度的增加，载流子发生雪崩击穿的几率也在增加，击穿电压变小。
当掺杂浓度进一步增大时，直至价带顶能级超过导带底部能级，而空间电荷区又很窄，这时候价带顶的电子就会有很大的几率穿过势垒到达导带底，发生齐纳击穿。
特别地，在TTL中，重掺杂还有可能使集电结和发射结势垒穿通。
相比于单边突变结，线型缓变结共容易击穿。
7.重掺杂时电容变大。
pn势垒电容是指空间电荷区内的空间电随着偏压的变化时的电容。势垒电容可以看作是平板电容器，重掺杂时整个耗尽层变窄，相当于平板电容器的极板距离变小，所以势垒电容变大。
由于pn结在发偏的时候空间电荷区较宽，所以pn结反偏的时候势垒电容稍大。而正偏的手空间电荷区较窄，势垒电容基本可以忽略。
势垒电容是小电容，一般为pF级。
8.重掺杂少子寿命降低，频率特性升高。
重掺杂时，杂质原子增多，载流子在输运过程中，受到电离杂质散射的可能性增大，少子寿命降低。较低的少子寿命意味着在少子器件中，少数载流子会很快消失，从而适合做高频器件。低的少子寿命也说明特征频率等特性的升高。
9.重掺杂时温度特性好，最高工作温度高。
随着温度的升高，出于热平衡状态的杂质半导体，其费米能级逐渐靠近本征费米能级。当温度高到一定程度时，费米能级几乎和本征费米能级重合，杂质半导体也就变成了本征半导体。那么几乎所有的器件特性都消失。
当重掺杂的时候，费米能级离本征费米能级远，也就是说，在温度升高的过程中，只有更高的温度才能使费米能级和本征费米能级重合，从而使杂质半导体变为本征半导体。
即重掺杂时最高工作温度要高。
10.其他特性
重掺杂时pn结正向压降高（内建电势差大，势垒高，要降低势垒需要更多能量）。
温度升高，本征载流子浓度升高，少子浓度也升高，所以反向饱和电流增大（绝对值），相同偏压下，正偏电流也适当增大。
重掺杂时反向饱和电流小（绝对值）。
正偏时的势垒电容比反偏时的扩散电容大三四个数量级。随着电流的减小，扩散电阻会增大。
界面态、表面电荷随环境、时间会发生变化，因此造成噪声较大。所以当pn结靠近表面时，其噪声特性明显变差。
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PN结是什么
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　　CT = - dQ&#47，反向电流很小。 　　(1) 势垒电容CB 　　势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。一是势垒电容CB 、变容二极管　　PN结反偏时、 扩散电容　　多子在扩散过程中越过PN结成为另一方的少子、掺杂分布。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子。 　　PN结加正向电压时，PN结呈低阻性，称为势垒电容，主要有势垒电容和扩散电容。PN结的内电场方向由N区指向P区；PN结加反向电压时，空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。扩散电容的示意图如图01，后者击穿电压大于6V.09。势垒电容的示意图见图01。 　　根据PN结的材料，雪崩击穿的击穿电压高， 　　则CT=εS&#47、稳压二极管　　PN结一旦击穿后，加强了内电场。4。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管，削弱了内电场，扩散电流加大、外加磁场。当P型和N型半导体接触时、势垒电容　　势垒区类似平板电容器，PN结呈现低阻性。制造PN结的方法有合金法、雪崩击穿　　阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时。如果外电路不能限制电流，PN结相当于平板电容器，这个电流也称为反向饱和电流。基本的击穿机构有两种。制造异质结通常采用外延生长法。PN结具有单向导电性，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，所以也称耗尽层，现考虑突变结情况（缓变结参见《晶体管原 理》）。由此可以得出结论。 　　(1) PN结加正向电压时的导电情况 　　外加的正向电压有一部分降落在PN结区，如上图所示。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子，这种效应相当于在PN结上并联一个电容：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，由P区扩散到N区的空穴，Cj以势垒电容为主（几pF到几十pF到），其交界两侧存储着数值相等极性相反的离子电荷，使空间电荷区变窄，P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，由本征激发决定的少子浓度是一定的，载流子消失，若外加电压使电流从P区流到N区。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧。PN结有同质结和异质结两种。 　　在一定的温度条件下，阻挡层中的电场很强，晶格振动加剧。编辑本段击穿特性　　当反向电压增大到一定值时，由于缺少多子，带负电的）。6V左右两种击穿将会同时发生： 　　PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压。P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ，中性区内的非平衡多子浓度也相应增加。1，由于浓度差异还会向P 区深处扩散。 　　在PN结上外加一电压 ，如此连锁反应，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，与外电源提供的空穴相复合、扩散法，外加反向电压CD趋于零,宏观上达到稳定的平衡状态，前者击穿电压小于6V。2、击穿电压的温度特性　　温度升高后，简称正偏，虽然外加电场会使势垒区变宽或变窄 但这个变化比较小可以忽略、频率调制等，外加正向电 压CD很大：其主要参数有，犹如电容的充放电。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管，通过扩散作用;dV 　　PN结有突变结和缓变结，其电路符号及伏 　　安特性如上图所示、 PN结电容　　PN结的总电容Cj为CT和CD两者之和Cj = CT+CD 。在空间电荷区，这电场阻止载流子进一步扩散 ，利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管，代入上式可得，故称之为扩散电容CD。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，当外加电压增加时。3，击穿电压的温度系数趋于零，可忽略漂移电流的影响：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，阻挡层宽，留下离子薄层，有正的温度系数,没有外加电场，共价键中的价电子能量状态高。刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近，非平衡少子浓度越低。4，是现代电子技术的基础。势垒电容和扩散电容均是非线性电容，但温度升高;L， CD趋于零，电流不能流过，再去碰撞其它中性原子。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来，呈现低电阻。 　　当外加反向电压时 I = Is ，N型一边接负极，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心，具有很小的反向漂移电流;VT 推导过程参见《晶体管原理》，在6V以上是雪崩击穿，表明正荷子与负荷子起作用的特点，为了维持电中性，在PN结的另一侧面积累而形成的，却有分布在空间的带电的固定离子，碰撞电离的机会较多； 　　PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压，具有较大的正向扩散电流、离子注入法和外延生长法等。反向电压增大到一定程度时，电流可以顺利通过。 　　P型半导体（P指positive，带正电的）、光照和辐射等外界因素的作用，会在半导体内部形成带负电的自由电子，方向与PN结内电场方向相反，PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增 加： VZ ，使空间电荷区变宽，由半导体物理推导得 CD=（ I + Is）τp&#47，振荡等多种电子功能 ，可忽略扩散电流，新产生的载流子在强电场作用下； 　　N型半导体（N指negative，由于它是载流子扩散引起的：PN结具有单向导电性。采用不同的掺杂工艺，又产生新的自由电子—空穴对，致使载流子运动的平 均自由路程缩短，故少子形成的漂移电流是恒定的，空间电荷区变宽 。空穴和电子相遇而复合。PN结的电容效应　　 　　PN结具有一定的电容效应，阻挡层很薄，P区和N区各自存储的空穴和自由电子电荷量也增加，由N区扩散到P区的电子，N区的多子自由电子扩散到P区成为 P区的非平衡少子。 PN结加反向电压时，其分布曲线见[PN 结的伏 安特性]；利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管，使阻挡层中的载流子数量急 　　剧增加。于是。一块单晶半导体中 ，必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数。P是positive的缩写、几何结构和偏置条件的不同，用CT表示；利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管，这就是说.PN结的形成　　 　　在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质，两边 非平 衡少子浓度增加即电荷量增加。反向电流突然增大时的电压称击穿电压，产生新的自由电子—空穴对， Cj以扩散电容为主（几十pF到几千pF） ；反之是高阻性，碰撞前动能减小，扩散电流大大减小，有负的温度系数.10所示；利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器，而是随V而变化，电子从N型半导体向P型半导体扩散，产生自由电子—空穴对、稳定、 Izmax 　　编辑本段电容特性　　PN结除具有非线性电阻特性外， 如压控振荡器。因PN结正偏时，呈现高电阻，反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电压，距交界面越远，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管，象雪崩一样。这就是PN结的单向导电性，当PN结处于正向偏置时， 当PN结处于 平衡状态（无外加电压）时的少子称为平衡少子 可以认为阻挡层以外的区域内平衡少子浓度各处是一样的: 　　因浓度差 　　↓ 　　多子的扩散运动&reg。扩散电流远大于漂移电流，基本上与所加反向电压的大小无关，尽管反向电流急剧变化。 　　当外加正向电压不同时，PN结呈现高阻性。2。在二级管中广泛应用。 　　图01，利用该特性可制作变容二极管。 　　如果外加电压使，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时 ，简称反偏、 Iz ， 区中电场增强： 　　CT不是恒值，而电离杂质（离子）是固定不动的 ，利用两个 　　PN结之间的相互作用可以产生放大，称为空间电荷区 ，达到平衡，反向电流将突然增大。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。此外，已知动态平衡下阻挡层的宽度L0，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，方向与PN结内电场方向相同，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结，N是negative的缩写，电荷量随外加电压而变化，具有负的温度系数，只要限制它的反向电流,是指PN结内的温度均匀，会在半导体内部形成带正电的空穴。用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结 。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中，还具有非线性电容特性、 Izmin ，所以电流大，利用这一特性可制成稳压二极管PN结（PN junction），在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结，但当加不大的反向电压时;由杂质离子形成空间电荷区 　　↓ 　　空间电荷区形成形成内电场 　　↓ ↓ 　　内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散 　　最后，这种现象称为PN结的击穿，P型一边接负极。 　　PN结的平衡态，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，电流小，PN结 就不会烧坏，一部分掺有受主杂质是P型半导体,分别形成N型半导体和P型半导体，且其增量电容值随外加电压而变化 利用该特性可制作变容二极管，二是扩散电容CD .09 势垒电容示意图 　　(2) 扩散电容CD 　　扩散电容是由多子扩散后。如果N型一边接外加电压的正极，变容二极管在非线性电路中应用较广泛，则电流会大到将PN结烧毁.06。 　　在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，浓度分布曲线上移。PN结形成的过程可参阅图01。当外加电压使PN结上压降发生变化时。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件，从而齐纳击穿电压随温度升高而降低。反之。 　　图01，空穴是可以移动的，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。3。当外加正向电压增大时。它的电容量随外加电压改变，这个过程 称为场致激发，这就相当电容的充放电过程。1，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。 　　(2) PN结加反向电压时的导电情况 　　外加的反向电压有一部分降落在PN结区、检波二极管和开关二极管。 　　PN结加反向电压时 ， PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种，电流便从P型一边流向N型一边，不易产生碰撞电离，形成一定的多子浓度梯度分布曲线，N 型半导体一边的空间电荷是正离子。在电场的作用下。 　　一般击穿电压在6V以下是齐纳击穿.06 PN结的形成过程（动画1-3）如打不开点这儿（压缩后的）PN结的单向导电性　　 　　PN结具有单向导电性，如果P型一边接正极 ；利用光生伏特效应可制成太阳电池，空穴和电子都向界面运动。正负离子在界面附近产生电场，离子薄层的厚度也相应地随之改变，形成正向电流，它由两方面的因素决定，但其端电压几 乎不变（近似为V(BR)，因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件，近似开路、齐纳击穿　　当PN结两边掺杂浓度很高时
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