总的漂移电流密度: J七=Jpt+Jnt,式 图12习电 子电荷量,E为夕 的迁移率温度越 载流 子迁移率比锗小 + 采用迁移率大的材料(如砷化镓)可制作高速或高频的半导 体器件。若半导体长度为L,截面积为S,则: V=EL It=Jt.s R=(V/It)=p L/S 其中电阻率pE/J和(P世+n)电导率o=1/p本 征半导体中,电阻率与本征载流子浓度成反比,杂质半导体σ 比本征半导体高的多,教材第8页例题中是六个数量级光照使 电导率增加
总的漂移电流密度： Jt= Jpt+ Jnt，式中p和n分别为空穴和自由电子的浓度， q为电 子电荷量，E为外加电场强度， P和n分别为空穴和自由电子 的迁移率温度越高，掺杂浓度越大，迁移率就越小，硅中载流 子迁移率比锗小，迁移 率半导体器件的工作速度或工作频率， 采用迁移率大的材料（如砷化镓）可 制作高速或高频的半导 体器件。 若半导体长度为L，截面积为S，则： V=E·L It=Jt ·S R=（V/ It）=ρ·L/S 其中电阻率ρ=E/ Jt =[q ·(p ·μp+n · μn )]-1 电导率σ=1/ ρ本 征半导体中,电阻率与本征载流子浓度成反比,杂质半导体σ 比本征半导体高的多,教材第8页例题中是六个数量级,光照使 电导率增加
2、扩散电流:当半导体中载流子浓度分布不均时,就要出现扩散现 象如光照、注入载流子,半导体中热平衡遭到破坏,载流子浓度 差引起扩散,产生扩散电流扩散电流大小与浓度梯度成正比: Jpp=-qDp dP(x)/dx JnD=-(-qD,dn(x)/dx 存在载流子浓度差是半导体区别于导体的又一种特有现象在导 体中,只有一种载流子如果其间存在着浓度差,则必产生自低浓 度向高浓度方向的电场,依靠电场力就会迅速将高浓度的电子拉 向低浓度处因此在导体中,建立不了自由电子浓度差而在半导 体中,存在两种载流子,当出现非平衡载流子后,建立浓度差时,仍 能满足处处电中性条件不会产生不同浓度之间的电场后面将 会看到,在杂质半导体中由于自由电子和空穴的扩散形成PN结 形成内建电场扩散电流与漂移电流同时存在,而其内建电场的 形成是由不能移动的带电离子形成的
2、扩散电流: 当半导体中载流子浓度分布不均时,就要出现扩散现 象,如光照、注 入载流子,半导体中热平衡遭到破坏,载流子浓度 差引起扩散,产生扩散电流,扩 散电流大小与浓度梯度成正比: JPD= -qDPdP (x)/dx JnD= -(-q)Dndn (x)/dx 存在载流子浓度差是半导体区别于导体的又一种特有现象,在导 体中,只有一种 载流子,如果其间存在着浓度差,则必产生自低浓 度向高浓度方向的电场,依靠 电场力就会迅速将高浓度的电子拉 向低浓度处,因此,在导体中,建立不了自由电子浓度差,而在半导 体中,存在两种载流子,当出现非平衡载流子后,建立浓度 差时,仍 能满足处处电中性条件,不会产生不同浓度之间的电场.后面将 会看到, 在杂质半导体中,由于自由电子和空穴的扩散形成PN结 形成内建电场,扩散电流与漂移电流同时存在,而其内建电场的 形成是由不能移动的带电离子形成的
P区 空间电荷区 N区 2半导●e●●。●●● 在P型 ●eee●e●●⊕⊕:⊕⊕⊕⊕ 图1-3卜转换 为N型 ●e●●●●●曲曲由曲 eee●●eee⊕⊕⊕⊕ 动态 1、阻挡层的形成:N型半导体中,施主杂质典礼后,形成大 量的自由电子和施主正离子,由于正离子受电子覆盖而处 处保持电中性,P型半导体同样受主负离子受空穴覆盖而 处处保持电中性,而在P型和N型界面两侧明显存在自由电 子和空穴的浓度差异,N区中的自由电子向P区扩散,与P 区空穴复合;P区中的空穴向N区扩散,与N区自由电子 复合,这样在PN结界面附近形成少量不受自由电子和空穴 覆盖的正负离子,即形成空间电荷区,又叫阻挡层(势垒 区,耗尽区),并产生由N区正离子指向P区负离子的内建 图13
1.2 半导体PN结 在P型(N型）半导体中，用杂质补偿的方法将其中一部分转换 为N型（P型）， 形成PN结，制造工艺有平面扩散法（高温）等。 一、动态平衡下的PN结： 1、阻挡层的形成：N型半导体中，施主杂质典礼后，形成大 量 的自由电子和施主正离子，由于正离子受电子覆盖而处 处保 持电中性，P型半导体同样 受主负离子受空穴覆盖而 处处保持电中性，而在P型和N型界面两侧明显存在自由电 子和空 穴的浓度差异，N区中的自由电子向P区扩散，与P 区空穴复合； P区中的空穴向N区扩散，与N区自由电子 复合，这样在PN结界面附近形成少量不受自由电子和空穴 覆盖的正负离子，即形成空间电荷区，又叫阻挡层（势垒 区，耗尽区），并产生由N区正离子指向P区负离子的内建 电场，如图1-3