(完整word版)华工半导体物理期末总结.doc

p-n结
PN结的杂质分布、空间电荷区，电场分布
按照杂质浓度分布，PN结分为突变结和线性缓变结
突变结---P区与N区的杂质浓度都是均匀的，杂质浓度在冶金结面处（x=0）发生突变。
单边突变结---一侧的浓度远大于另一侧，分别记为PN+单边突变结和P+N单边突变结。后面的分析主要是建立在突变结（单边突变结）的基础上
突变结近似的杂质分布。

线性缓变结---冶金结面两侧的杂质浓度均随距离作线性变化，杂质浓度梯a为常数。在线性区
线性缓变结近似的杂质分布。

空间电荷区：PN结中，电子由N区转移至P区，空穴由P区转移至N区。电子和空穴的转移分别在N区和P区留下了未被补偿的施主离子和受主离子。它们是荷电的、固定不动的，称为空间电荷。空间电荷存在的区域称为空间电荷区。
电场分布

平衡载流子和非平衡载流子
（1）平衡载流子--处于非平衡状态的半导体,其载流子浓度为n0和p0。
（2）非平衡载流子--处于非平衡状态的半导体，其载流子浓度也不再是n0和p0（此处0是下标），可以比他们多出一部分。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子

3.Fermi能级，准Fermi能级，平衡PN结能带图，非平衡PN结能带图
(1)Fermi能级:平衡PN结有统一的费米能级。
（2）当pn结加上外加电压V后，在扩散区和势垒区范围内，电子和空穴没有统一的费米能级，分别用准费米能级。
（3）平衡PN结能带图

（4）非平衡PN结能带图

（5）热平衡PN结能带图

电荷分布－－－

pn结的接触电势差/内建电势差VD（PN结的空间电荷区两端间的电势差）

5.非平衡PN结载流子的注入和抽取

6.过剩载流子的产生与复合
（1）正偏复合电流：正偏压使得空间电荷层边缘处的载流子浓度增加，以致pn>ni2。这些过量载流子穿越空间电荷层，使得载流子浓度可能超过平衡值，预料在空间电荷层中会有载流子复合发生，相应的电流称为空间电荷区复合电流。
（2）反偏产生电流:反偏PN结空间电荷区pn<<ni2。这将引起非平衡载流子的产生从而引起反偏产生电流。

7.理想二极管的电流~电压关系，并讨论pn结的单向导电性和温度特性。
（1）电流~电压关系

（3）温度特性

PN结大注入效应，大注入（如外加正向电压增大，致使注入的非平衡少子浓度达到或超过多子浓度）和小注入（在边界处少子的浓度比多子的浓度低得多）时的电流电压特性的比较。（扩散系数增大一倍）－－－－没看到图！！！！

比较pn结自建电场，缓变基区自建电场和大注入自建电场的异同点。
P区留下，N区留下，形成空间电荷区。空间电荷区产生的电场称为内建电场，方向为由N区指向P区。电场的存在会引起漂移电流，方向为由N区指向P区。
单边突变结电荷分布：
电场分布
（2）
（3）

10.势垒电容与扩散电容的产生机制。
（1）在积累空间电荷的势垒区，当PN结外加电压变化时，引起积累在势垒区的空间电荷的变化，即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。
（2）PN结扩散电容是正偏压下PN结存贮电荷随偏压变化引起的电容，随直流偏压的增加而增加。

11.三种pn结击穿机构。雪崩击穿的条件？讨论影响雪崩击穿电压的因素。
（1）PN结击穿：当加在PN结上的反偏压增加到一定数值，再稍微增加，PN结就会产生很大的反向电流。
（2）
（3）雪崩击穿的条件（原理）：耗尽区中的载流子受到该区电场加速而不断增加能量，当能量达到足够大时，载流子与晶格碰撞时产生电子-空穴对。
新产生的电子-空穴对又在电场作用下加速，与原子碰撞再产生第三代电子-空穴对。如此继续，产生大量导电载流子，电流迅速上升。
（4）影响雪崩击穿电压的因素
1.杂质浓度及杂质分布对击穿电压的影响
耐高压选低掺杂的高阻材料做衬底，或深结。
2.外延层厚度对击穿电压的影响
外延层厚度必须大于结深和势垒宽度xmB
3.棱角电场对雪崩击穿电压的影响
用平面工艺制造而成的PN结，侧壁部分电场强度更大，击穿首先发生在这个部位。PN结实际的击穿电压比平面部分的计算值低。
4.表面状况及工艺因素对反向击穿电压的影响
5.温度对雪崩击穿电压的影响
雪崩击穿电压随温度升高而增大，温度系数是正的。
原因：温度升高，半导体内晶格振动加剧，载流子平均自由程减小，这样载流子获得的平均动能降低，从而使碰撞电离倍增效应所需加的电压增高。

12.PN结的交流等效电路？

PN结的开关特性，贮存时间的影响因素。
开关特性：PN结二极管处于正向偏置时，允许通过较大的电流，处于反向偏置时通过二极管的电流很小，因此，常把处于正向偏置时二极管的工作状态称为开态，而把处于反向偏置时的工作状态叫作关态。

贮存时间：PN