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魏爱香
电话：13924087415
邮箱：weiax@gdut.edu.cn
办公室：工学3号馆311
魏爱香
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办公室：工学3号馆311微电子器件物理教材与参考书目教材与参考书目教材：《半导体器件物理》（第2版）孟庆巨 科学出版社，2010
参考书：
1.《半导体器件物理学习与考研指导》，孟庆巨 ，科学出版社，
2010年
2.《半导体器件基础》Robert F.Pierret著，黄如等译，电子工业
出版社 2004
3.《半导体物理与器件》赵毅强译 电子工业出版社
4.《现代半导体器件物理》施敏著，科学出版社 2001第二章 P-N结第二章 P-N结2.1 热平衡PN结
2.2 加偏压的PN结
2.3 理想PN结二极管的直流电流-电压特性
2.4 空间电荷区的复合流和产生流
2.5 隧道电流
2.6 温度对PN结I-V特性的影响
2.7 耗尽层电容、求杂质分布和变容二极管
2.8 PN结二极管的频率特性
2.9 PN结二极管的开关特性
2.10 PN结击穿 引 言 引 言PN结是几乎所有半导体器件的基本单元。除金属－半导体接触器件外，所有结型器件都有PN结构成。PN结本身也是一种器件－整流器。PN结含有丰富的物理知识，掌握PN结的物理原理是学习其它半导体器件器件物理的基础。正因为如此， PN结一章在半导体器件物理课的64学时的教学中占有16学时，为总学时的四分之一。引 言引 言由P型半导体和N型半导体实现冶金学接触（原子级接触）所形成的结构叫做PN结。
任何两种物质（绝缘体除外）的冶金学接触都称为结（junction）,有时也叫做接触（contact）.
引言 引言由同种物质构成的结叫做同质结（如硅），由不同种物质构成的结叫做异质结（如硅和锗）。由同种导电类型的物质构成的结叫做同型结（如P-硅和P-型硅、P-硅和P-型锗），由不同种导电类型的物质构成的结叫做异型结（如P-硅和N-硅、P-硅和N－锗）。因此PN结有同型同质结、同型异质结、异型同质结和异型异质结之分。广义地说，金属和半导体接触也是异质结，不过为了意义更明确，把它们叫做金属－半导体接触或金属－半导体结（M-S结）。 引 言 引 言70年代以来，制备结的主要技术是硅平面工艺。硅平面工艺包括以下主要的工艺技术：
1950年美国人奥尔（R.Ohl）和肖克莱(Shockley)发明的离子注入工艺。
1956年美国人富勒（C.S.Fuller）发明的扩散工艺。
1960年卢尔（H.H.Loor）和克里斯坦森(Christenson)发明的外延工艺。引 言引 言1970年斯皮勒（E.Spiller）和卡斯特兰尼(E.Castellani)发明的光刻工艺。正是光刻工艺的出现才使硅器件制造技术进入平面工艺技术时代，才有大规模集成电路和微电子学飞速发展的今天。
上述工艺和真空镀膜技术，氧化技术加上测试，封装工艺等构成了硅平面工艺的主体。
引 言 引 言采用硅平面工艺制备PN结的主要工艺过程 (1)抛光处理后的N型硅晶片
(2)采用干法或湿法氧化 工艺的晶片氧化层制作 (3)光刻胶层匀胶及坚膜 （4)图形掩膜、曝光 (5)曝光后去掉扩散窗口
膜的晶片
（6)腐蚀SiO2后的晶片 引言 引言 (7)腐蚀SiO2后去胶的晶片 (8)通过扩散（或离子注入）形成 P-N结
(9)蒸发/溅射金属 （10） P-N 结制作完成 采用硅平面工艺制备结的主要工艺过程 引 言 引 言突变结与线性缓变结 （a）突变结近似（实线）的窄扩散结（虚线）
（b）线性缓变结近似（实线）的深扩散结（虚线）
图 2.2杂质扩散PN结的杂质分布示意图引 言引 言 突变结： 线性缓变结：在线性区 2.1 热平衡PN结2.1 热平衡PN结2.1热平衡PN结2.1热平衡PN结教学要求
1.掌握下列名词、术语和基本概念：
PN结、突变结、线性缓变结、单边突变结、空间电荷区、耗尽近似、
中性区、内建电场、内建电势差、势垒。
2. 分别采用费米能级和载流子漂移与扩散的观点解释PN结空间电荷区（SCR)
的形成
3. 正确画出热平衡PN 结的能带图（图2.3a、b）。
4. 利用中性区电中性条件导出空间电荷区内建电势差公式：
（2-7）
4. 解Poisson方程求解单边突变结结SCR内建电场、内建电势、
内建电势差和耗尽层宽度。并记忆公式（2-14）―（2-18）
5. 作业
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
：2.1 、2.3、 2.4
1. pn 结的形成过程和电荷再分配1. pn 结的形成过程和电荷再分配(a)孤立的p型和n型区域
（b）pn结接触，p区空穴扩散到n
区，在p区边界剩下NA-;n区电
子扩散到p区……..
(c)NA-,ND+形成内建电场，方向从
n→p
(d) 内电场的作用下，漂移
（e)扩散流=漂移流，总电流为0，
达到热平衡
（f)空间电荷区宽度一定，空间电
荷的分布达到稳定。null2. pn结热平衡时的能带图2. pn结热平衡时的能带图P减小，EF-Ev大，Ef电场从n区指向p区，电势从n区到p区逐渐降低，电子的电势能增加，空间电荷区能带发生弯曲，正是空间电荷区中电势能变化的结果。2. 内建电势2. 内建电势 内建电势0：热平衡条件下的耗尽区电压称为内建电势，它是一个非常重要的结常数。
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
一：从费米能级观点求补充：半导体中的静电场和电势（45页）补充：半导体中的静电场和电势（45页）电场 定义为电势 的负梯度
电子势能与电势的关系为
取 表示静电势。
与此类似，定义 为费米势。
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称为热电势.
在热平衡情况下，费米势为常，可以把它取为零基准，于是 null方法二，求内建电势03.耗尽近似3.耗尽近似耗尽近似是对实际电荷分布的理想近似，包含两个含义：
（1）在冶金结附近区域，-xp
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
2 定量求解方案理想p-n结，满足以下条件的p-n结
（1）二极管工作在稳态条件下
（2）杂质分布为非简并掺杂的突变结
p=n0 -xp
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
原则。 2.7 耗尽层电容，求杂质分布和变容二极管2.7 耗尽层电容，求杂质分布和变容二极管教学要求
掌握概念：耗尽层电容、求杂质分布、变容二极管
记忆耗尽层电容公式（2-76）、（2-81）。
掌握C－V关系： 公式（2-77）及其应用。
推导求杂质分布公式（2-82）。
掌握求杂质分布的概念及求解程序。
掌握使用图表2-19求电容的方法。
了解变容二极管的应用及其设计原则。
作业：2.17 2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析 器件处理连续波时所表现出来的性能叫做器件的频率特性。在小信号工作时，信号电流与信号电压之间满足线性关系，从物理上说，就是器件内部的载流子分布的变化跟得上信号的变化。 （2-85） 若外加交流信号电压 ，则满足小信号条件
少子边界条件
空穴分布写作 （2-91）在P-N结边缘N侧 处，由（2-30）式 （2-86）2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
对于 1
得到
式中
（2-88）（2-89）（2-90）少子的边界条件为: 2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析二交流少子连连续性方程：
在N型中性区，把空穴分布
（2-91）（2-92）
（2-93）代入连续性方程 式中（2-94）得2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
交流少子分布
N区空穴交流分量
（2-95）（2-96）对于长二极管（ ） 2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
P区电子交流分量
（2-98）（2-101）（2-99）2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
交流电流
（2-97）（2-100）（2-99）总的交流电流 而（2-102）（2-103）2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
二极管的交流导纳
二极管的交流导纳定义为交流电流与交流电压之比：
（2-97）（2-99）其中 为二极管正向电流直流成分。
直流电导也叫做扩散电导，其倒数叫做PN结扩散电阻。 （2-103）是二极管 称为P-N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。所以，在低频正向偏压下，扩散电容特别重要。
2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
二极管的等效电路
在许多应用中，总是根据在使用条件下半导体器件各部分的物理作用，用电阻，电容，电流源和电压源等组成一定的电路来达到等效器件的功能。这种电路叫做等效电路。PN结小信号交流等效电路如图2-20所示。
图2-20 二极管等效电路2.8小讯号交流分析2.8小讯号交流分析
小结
概念：交流导纳 扩散电导 扩散电阻 扩散电容 等效电路
解扩散方程求出了交流少子分布、电流分布、交流电流。
给出了二极管等效电路。
2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 PN结二极管的开关作用：
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。可见结二极管能起到开关作用。 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 PN结的反向瞬变
2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 PN结二极管的电荷贮存效应：
PN结加一恒定的正向偏压时，载流子被注入并保持在结二极管中，在扩散区建立确定的非平衡少数载流子分布，这种现象称为电荷贮存效应。
注入的载流子分布： 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变 2.9 电荷贮存和反响瞬变2.9 电荷贮存和反响瞬变教学要求2.10 P-Ｎ结击穿 2.10 P-Ｎ结击穿 2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿
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。这种现象叫做结击穿。击穿过程并非具有破坏性的，只要最大电流受到限制，它可以长期地重复。
击穿机制：
齐纳击穿：齐纳提出在高电场下耗尽区的共价键断裂产生电子和空穴，即有些价电子通过量子力学的隧道效应从价带转移到导带，从而形成反向隧道电流。齐纳击穿发生在低电压情况下，比如硅PN结低于4伏特情况下发生的击穿。
雪崩击穿：对于高电压击穿的结，例如，在硅中大于的击穿，雪崩机制是产生击穿的原因。
2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿null把（2-127）和（2-128）式代入（2-125）式并求积分得到
把（2-15）和（2-23）式一起用于（2-129）式时，就得到雪崩击穿电压与轻掺杂一边杂质浓度的关系。（2-129） 2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10 P-Ｎ结击穿2.10节 教学要求
1.掌握概念：PN结击穿、齐纳击穿、雪崩击穿、电离率、雪崩倍增因子、电离积分
2.导出雪崩击穿判据和雪崩倍增因子表达式（1-124）和（1-125）。
3.以硅单边突变结为例掌握计算PN结击穿电压的方法和程序 。
4.了解计算PN结击穿电压的通用公式（2-130）。
5. 雪崩击穿临界电场强度用于分析其它非
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
的单边突变结，线性缓变结的击穿特性的物理根据是什么？ 
浙公网安备 33021202002483