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 电场分布 ·泊松方程 dw(x)p(x) _9a1x -W/2≤x≤W/2 dx2 Es 由电场边界条件：S"=0 可得电场分布： 9K7y-w2≤xsw2 26s Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 26

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 26 Principle of Semiconductor Devices • 泊松方程 由电场边界条件： 可得电场分布： s j s x qa x dx d x         ( ) ( ) 2 2 -W/2  x  W/2 0 2   W x  ) ] 2 [( 2 ( ) 2 2 x q a W x s j       -W/2  x  W/2 电场分布

中国科学技术大学物理系微电子考业 电势分布 ·X=0处，电场有最大值。 q.a, 26 〔W2=e 86s ·若取x=0处的电势为零， W- .x -W/2≤x≤W/2 Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 27

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 27 Principle of Semiconductor Devices 电势分布 • X=0处，电场有最大值。 • 若取x=0处的电势为零， 2 2 8 ) 2 ( 2 W q a W qa s s j m        ] 3 4 [ 2 ( ) 3 2 x q a x W V x s j       -W/2  x  W/2

中国科学技术大学物理系微电子考业 线性缓变结 -W/2 W/2 x (a) -V/2 W/2 x Area=Vbl c (b) -W/2 W/2 0 (c) Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 28

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 28 Principle of Semiconductor Devices 线性缓变结

中国科学技术大学物理系微电子专业 可以求得 W 内建电势： o =-i(x)dx ga w3 2 12680 耗尽区宽度： W=(128,Valga)vs 如果把线性缓变结看成由无数薄层组成，每 薄层掺杂浓度均匀，则类似于突变结，由此内 建电势可由耗尽区边缘处的杂质浓度表示： Vo kT/qIn(awj2)/n=2kT/qln(awj2n,) 将两式联立，消去W,可得到V与杂质浓度梯度a 的函数关系。 Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 29

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 29 Principle of Semiconductor Devices • 可以求得 内建电势：   1 3 W  12 s Vbi qa 3 0 2 2 12 ( ) W qa V x dx W bi W       • 耗尽区宽度： 如果把线性缓变结看成由无数薄层组成，每一 薄层掺杂浓度均匀，则类似于突变结，由此内 建电势可由耗尽区边缘处的杂质浓度表示：      bi i i V kT q l n aW 2 n 2kT q l n aW 2n 2 2   将两式联立，消去W，可得到Vbi与杂质浓度梯度a 的函数关系

中国科学技术大学物理系微电子考业 2 10 08 06 Ge 2 0 108 09 020 1021 1022 1023 Si和GaAs线性缓变结的内建电势和杂质梯度的关系图(cm4) Principle of Semiconductor Devices 2023/4/18 30

中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/18 Tuesday 30 Principle of Semiconductor Devices Si和GaAs线性缓变结的内建电势和杂质梯度的关系图（cm-4）