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PN结的形成过程

发布时间:2013/10/13 17:35:55 访问次数:5289

    在已形成的N型或P型半导体基片上,STM8S208RBT6再掺人相反类型的杂质原予,且浓度超过原基片杂质原子的浓度,则原N型或P型半导体就会转变为P型或N型半导体,这种转换杂质半导体类型的方法称为杂质补偿。采用这种方法,将N型(或P型)半导体基片上的一部分转变为P型(或N型),这两部分半导体分别称为P区和N区,它们的交界面将形成一个特殊的带电薄层,称为PN结。PN结是构成半导体二极管、三极管、集成电路等多种半导体器件的基础。
    PN结的形成过程
    为了便于分析,将N区和P区简画成如图1.1.4(a)所示,交界面两侧两种载流子浓度有很大的差异,N区中电子很多而空穴很少,P区则相反,空穴很多而电子很少。这样,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此,一些电子要从N区向P区扩散;也有一些空穴要从P区向N区扩散。当P区中空穴扩散到N区后,便会与该区自由电子复合,并在交界面附近的P区留下一些带负电的杂质离子。同样,当N区中自由电子扩散到P区后,便会与该区空穴复合,而在交界面附近的N区留下一些带正电的杂质离子。结果是在交界面两侧形成一个带异性电荷的薄层,称为空间电荷区。这个空间电荷区中的正、负离子形成一个空间电场,称它为内电场,如图1.1.4(b)所示。

           
    (a)载流子的扩散运动    (b)交界面处的空间电荷区
    图1.1.4   PN结的形成
    内电场形成后,一方面其电场会阻碍多数载流子的扩散运动,把P区向N区扩散的空穴推回P区,把N区向P区扩散的自由电子推回N区。另一方面,其电场将推动P区少数载流子自由电子向N区漂移,推动N区少数载流子空穴向P区漂移,漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。
    由上面分析知道,内电场有两个作用:阻碍多数载流子的扩散运动;有利于少数载流子的漂移运动。
    扩散运动和漂移运动是互相联系,又互相矛盾的。在开始形成空间电荷区时,多数载流子的扩散运动占优势,随着扩散运动的进行,空间电荷区逐渐加宽,内电场逐步加强,多数载流子的扩散运动逐渐减弱,少数载流子的漂移运动则逐渐增强;而漂移使空间电荷区变窄,电场减弱,又使扩散容易。而当漂移运动和扩散运动处于动态平衡状态时,空间电荷区宽度、内电场强度不再变化,PN结形成。

    在已形成的N型或P型半导体基片上,STM8S208RBT6再掺人相反类型的杂质原予,且浓度超过原基片杂质原子的浓度,则原N型或P型半导体就会转变为P型或N型半导体,这种转换杂质半导体类型的方法称为杂质补偿。采用这种方法,将N型(或P型)半导体基片上的一部分转变为P型(或N型),这两部分半导体分别称为P区和N区,它们的交界面将形成一个特殊的带电薄层,称为PN结。PN结是构成半导体二极管、三极管、集成电路等多种半导体器件的基础。
    PN结的形成过程
    为了便于分析,将N区和P区简画成如图1.1.4(a)所示,交界面两侧两种载流子浓度有很大的差异,N区中电子很多而空穴很少,P区则相反,空穴很多而电子很少。这样,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此,一些电子要从N区向P区扩散;也有一些空穴要从P区向N区扩散。当P区中空穴扩散到N区后,便会与该区自由电子复合,并在交界面附近的P区留下一些带负电的杂质离子。同样,当N区中自由电子扩散到P区后,便会与该区空穴复合,而在交界面附近的N区留下一些带正电的杂质离子。结果是在交界面两侧形成一个带异性电荷的薄层,称为空间电荷区。这个空间电荷区中的正、负离子形成一个空间电场,称它为内电场,如图1.1.4(b)所示。

           
    (a)载流子的扩散运动    (b)交界面处的空间电荷区
    图1.1.4   PN结的形成
    内电场形成后,一方面其电场会阻碍多数载流子的扩散运动,把P区向N区扩散的空穴推回P区,把N区向P区扩散的自由电子推回N区。另一方面,其电场将推动P区少数载流子自由电子向N区漂移,推动N区少数载流子空穴向P区漂移,漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。
    由上面分析知道,内电场有两个作用:阻碍多数载流子的扩散运动;有利于少数载流子的漂移运动。
    扩散运动和漂移运动是互相联系,又互相矛盾的。在开始形成空间电荷区时,多数载流子的扩散运动占优势,随着扩散运动的进行,空间电荷区逐渐加宽,内电场逐步加强,多数载流子的扩散运动逐渐减弱,少数载流子的漂移运动则逐渐增强;而漂移使空间电荷区变窄,电场减弱,又使扩散容易。而当漂移运动和扩散运动处于动态平衡状态时,空间电荷区宽度、内电场强度不再变化,PN结形成。

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