中国科学技术大学：《半导体器件原理》课程教学资源（课件讲稿）第二章 PN结

中国科学技术大学物理系微电子专业 单边突变结 实际问题中经常遇到P区和N区参杂浓度 相差悬殊的情况，当突变结一边杂质浓度 远大于另一边时，称为单边突变结 对于单边突变结，空间电荷区宽度简化为 28、Vba qNB 式中N为PN结轻掺杂区的浓度。 Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 21

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 21 Principle of Semiconductor Devices 单边突变结 实际问题中经常遇到P区和N区掺杂浓度 相差悬殊的情况,当突变结一边杂质浓度 远大于另一边时，称为单边突变结。 对于单边突变结，空间电荷区宽度简化为 B s bi qN V W 2  式中NB为PN结轻掺杂区的浓度

中国科学技术大学物理系微电子考业 对P+N结： 5(x)=5n+9N2x 0≤X≤xm Esi Sin INoW ￡si =1- w-- constant 设P型中性区为电势零点，则constant=O Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 22

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 22 Principle of Semiconductor Devices 对P＋N结：   x qN x si D m      n 0  x  x si D m qN W              W x x   m 1   constant 2 2           W x x x   m 设P型中性区为电势零点，则 constant=0

中国科学技术大学物理系微电子专业 单边突变结 V=0 p+ n (a) ND-NA ND (b) n三W NA>>ND -N W (c) 0 bi (d) Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 23

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 23 Principle of Semiconductor Devices 单边突变结

中国科学技术大学物理系微电子专业 例：硅的单边突变结，NA=1019cm一3，Np=1016cm 一3，求零偏压下300K时耗尽层宽度和最大电场强度。 除了考虑杂质浓度外，还考虑到自由载流 子的影响时，则在P型侧有p(x)ㄕ-qNAp()] 在N型侧有p(x)=qNpn(x)]的关系，由此进 行简单修正后可以得到更精确的耗尽层宽 度，这种简单模型对大多数突变结作出了 相当好的预言 对极不对称的结，或超浅结，为了得到精 确结果，需进行数值分析 Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 24

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 24 Principle of Semiconductor Devices 例：硅的单边突变结，NA ＝1019cm－3 ，ND ＝1016cm －3，求零偏压下300K时耗尽层宽度和最大电场强度。 • 除了考虑杂质浓度外，还考虑到自由载流 子的影响时，则在P型侧有(x)=-q[NA -p(x)], 在N型侧有(x)=q[ND -n(x)]的关系，由此进 行简单修正后可以得到更精确的耗尽层宽 度，这种简单模型对大多数突变结作出了 相当好的预言。 • 对极不对称的结，或超浅结，为了得到精 确结果，需进行数值分析

中国科学技术大学物理系微电子专业 (2)线性缓变结 对于线性缓变结，其杂质分布可表示为 N=ajx 由结对称，两边耗尽区宽度为W2,利用耗 尽近似条件，空间电荷分布为 p(x)=9·aj·x -W/2≤x≤W/2 Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 25

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 25 Principle of Semiconductor Devices （2）线性缓变结 • 对于线性缓变结，其杂质分布可表示为 • 由结对称，两边耗尽区宽度为W/2，利用耗 尽近似条件，空间电荷分布为 N a x  j x q a x j ( )    -W/2  x  W/2