pn結(jié)與摻雜濃度的關(guān)系,摻雜濃度高pn結(jié)窄-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2024-08-07
PN結(jié)是由一塊半導(dǎo)體晶體的兩側(cè)分別摻雜成P型和N型半導(dǎo)體形成的。P型半導(dǎo)體富含空穴,而N型半導(dǎo)體富含電子。當(dāng)這兩種半導(dǎo)體緊密接觸時,它們之間的接觸面就形成了PN結(jié)。摻雜濃度直接影響PN結(jié)的形成和性質(zhì)。
耗盡層寬度取決于雜質(zhì)離子的濃度;在摻雜半導(dǎo)體中,多數(shù)載流子由雜質(zhì)離子提供,少數(shù)載流子由本征激發(fā)(形成電子空穴對),故而,在高摻雜濃度下,多數(shù)載流子的擴散運動大于PN結(jié)內(nèi)建電場形成的少數(shù)載流子的漂移運動,同時削弱了內(nèi)建電場,即耗盡層寬度變窄,此時整個運動過程即是半導(dǎo)體正向?qū)ǖ臓顟B(tài)。本征激發(fā)是共價鍵中的電子在溫度升高或者受到光照時,掙脫原子核的束縛,成為自由電子的過程;
PN結(jié)(空間電荷區(qū)/耗盡層阻擋層)
P區(qū)(positive正極)->多數(shù)載流子為空穴,本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對,少數(shù)載流子為自由電子;
N區(qū)(negative負極)->多數(shù)載流子為自由電子;
PN結(jié)的維持是依靠PN各區(qū)的少子的漂移運動和在PN結(jié)形成的空間電場下少部分突破其勢壘逃逸的多子的擴散運動,漂移運動的少子和擴散運動的多子數(shù)目相同;
那么,此時因為少子是半導(dǎo)體自身共價鍵本征激發(fā)所形成的載流子,與摻雜濃度無關(guān),所以在摻雜濃度增大時,少子的數(shù)目是不變的,只有在原本沒有增大濃度時形成PN結(jié)的區(qū)域摻雜的雜質(zhì)元素增多,此區(qū)域極易掙脫束縛而進行擴散運動的多子同進行漂移運動的固定數(shù)目的少子達到動態(tài)平衡時,所需掙脫束縛的多子的范圍就更小,所以PN結(jié)就更窄。
PN結(jié)隨正向電壓方向及大小的變化
當(dāng)外接正向電壓時,靠近PN結(jié)兩側(cè)電子密度增大,并向兩側(cè)遞減,結(jié)論可得PN結(jié)變薄。
在外接正向電壓時,大量電子涌入N區(qū),一部分電子與空間電荷區(qū)的正離子結(jié)合,從而使其顯中性,所以削弱的內(nèi)電場,且PN結(jié)變薄,P區(qū)同理;
當(dāng)外接正向電壓時,漂移運動被削弱,擴散運動加強,又由上面可得,少子和多子嚴重不等,且少子漂移運動減少,PN結(jié)無法正常維持,故縮減;
PN結(jié)隨反向電壓方向及大小的變化
漂移運動被增強,進行漂移運動的少子增多,結(jié)論可得PN結(jié)變厚。
摻雜濃度對PN結(jié)伏安特性的影響
正向特性:摻雜濃度直接影響PN結(jié)的正向?qū)妷骸8邠诫s濃度使得N區(qū)和P區(qū)中的載流子濃度增加,從而提高正向電流密度。然而,過高的摻雜濃度可能導(dǎo)致PN結(jié)出現(xiàn)隧道效應(yīng)或穿通現(xiàn)象,使得正向電流密度不再隨電壓增加而線性增長。
反向特性:摻雜濃度對PN結(jié)的反向飽和電流有顯著影響。高摻雜濃度增加了PN結(jié)內(nèi)部的載流子濃度,使得在反向偏置電壓下仍有較多的載流子能夠越過PN結(jié)勢壘并參與導(dǎo)電過程。
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