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《半導體物理》課程PN結自習報告2021--2022學年度第一學期1PN結簡介采用不同的摻雜工藝,通過擴散作用,在一塊完整雜工藝使其一邊形成N型半導體,另一邊形成P型半導體,我們稱兩種半導體圖1PN結結構示意圖2PN結特性PN結最顯著也是應用最廣泛的特性是其單向導電性和擊穿特性,是電子技術中許多器件所利用的特性,例如二極管、三極管。都是依靠PN結的單向圖2PN結加正向電壓時圖3PN結加反向電壓時電阻是很大的,可以認為是不導通。這樣就說明了PN結的單向導電性。3PN特性的應用PN結基本特性可以制造多種功能的晶體管,在不同的領域發(fā)揮太陽能電池作為新能源之一,在解決碳中和問題上可以發(fā)揮巨大的作用。太陽能電池生產因此,如果能夠保證電池有良好的歐姆接觸,又可以提高電池的短路電流和開路電壓,將大大有效檢測,使氧傳感器在測量精度、敏感范圍、高環(huán)境適應性、小中性區(qū)上制作Pt檢測電極,SiO2層區(qū)域制作Pt加熱電極,有源區(qū)n結及檢測Pt電極上表面利紫外探測器因在火焰探測、臭氧層空洞監(jiān)測、紫外通信、國防預警與跟蹤等方面具有廣泛應半導體-金屬(MSM)結構,基于該結構的紫外探測器往往具技術(PLD)在GaN厚膜上生長Ga2O3薄膜,制備獲得了GaN/Ga2O3pn結應度及高的探測率,展現(xiàn)出較好的自供電紫外探測器特性。相對于市場上其他紫外探測器有明顯的優(yōu)點PN結現(xiàn)象距離我們已經有幾十年、近百年的歷史與新的應用在不斷發(fā)現(xiàn)。PN結依舊具有重大的研的領域有所突破意味著整個電子行業(yè)都有可能迎來發(fā)展機會。另一方面,我們學習電子的過程中也應該從基礎學起,學號PN結這類基礎的理論才能5參考文獻[4]基于GaN/Ga2O3pn結自供電紫外探測器的制備及性能研究[D].時浩澤.浙江理工大《半導體物理》課程PN結自習報告2021--2022學年度第一學期PN結的工作原理及其應用二極管、三極管及可控硅等許多半導體器件的于是在交界面處產生了擴散運動。P型區(qū)的空穴向N型區(qū)擴散,因失去空穴而帶負電;而N型區(qū)的電子向P型區(qū)擴散,因失去電被削弱,使得阻擋層變窄,擴散運動因此增強。這樣有少數(shù)載流子的漂移運動形成了反向電流。由于少時,擴散運動效果不等于漂移運動效果,因而PN內載流子濃度很小,電阻很大,耗盡層外的P區(qū)和N區(qū)中載流子濃度電阻很小,所以外加正向偏壓基本降落在耗盡層。此時外電場將多數(shù)載向耗盡層使其變窄,削弱了內電場,破壞了原來的平衡,擴散運動效果漂移運動效果減弱。由于電源的作用,擴散運動將源源不斷地進行,從N區(qū)的空穴流,這種由于外加正向偏壓的作用使非平衡載流子進人半導程稱為非平衡載流子的電注入,即PN結的導通壓產生的電場與內建電場方向一致。致使耗盡層的電場壞了載流子的擴散運動和漂移運動之間的原有平衡,增流大于擴散流。形成漂移電流,扼制了擴散電流,因少度基本不變化。所以反向偏壓時少子的濃度梯度也較小邊界處的少子可以認為是零。這時少子的濃度梯度不再流也不隨電壓變化,所以在反向偏壓下,pn結的電流較小并且趨于不變即PN電容。PN結上外加電壓的變化,引起勢壘區(qū)的空間電別的,通常的電容器能隔直流,而PN結則明顯的通過直流。因此不能用PN結為真空電容率或真空介電常數(shù),N。為低摻雜少數(shù)載流子電子和N區(qū)的少子空穴會隨偏壓的增大而指地方,少數(shù)載流子多,遠離PN結時,少數(shù)載流子數(shù)目減少,故有電容效應,我在同一塊硅片上,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結。PN結具有單向導電性。PN結有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料制成的PN結叫同質結,由禁帶寬度不同的兩種半導體材料制成的PN結叫異質結。在P型半目前的主要應用是利用PN結具有單向導電性,制造元器件。如:半導體整紀最不可或缺的重要技術之一,在國家安全與經濟競空間電荷區(qū)的載流子在反偏電壓下與晶格原子發(fā)生碰撞,從價鍵上碰撞出電子,形成電子-空穴其三,LED發(fā)光二極管,LED發(fā)光二極管是當今照明領域中最具發(fā)展前景的照明產品之一,發(fā)光抗沖擊穿性能好,功耗低,壽命長,無污染等特點。由于LED的P【1】劉恩科,朱秉升,羅晉升.半導體物理學,第三版[M].北京:電子工業(yè)出版社.【3】鄒建,扶新.雪崩光電二極管溫漂特性的實驗研究[J]壓電與聲光.【4】劉樹林,張華曹,柴常春.半導體器件物理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2誠信考試,誠信做人。答1)PN結的結構:們的交界處就出現(xiàn)不同載流子的濃度差。因此,空穴會從p區(qū)向n正電荷區(qū);在PN結附近n區(qū)一側出現(xiàn)了負電荷區(qū),即形成了空間電荷區(qū)。在空間電荷區(qū)形成后,由于正負電荷之間的相互作了內建電場,其方向是從帶正電的n區(qū)指向帶負電的p區(qū)。顯然,這方向與載流子擴散運動方向相反,因此內建電場起著阻礙的作用。同時,內建電場將使n區(qū)的空穴向p區(qū)漂移,使p區(qū)的電子向n區(qū)漂移,即漂移運動的方向正好與擴散運動的方向相反。從n區(qū)漂移到p正向偏壓在勢壘區(qū)中產生了與內建電場方向相反的電場,因而減弱了勢壘區(qū)的電荷數(shù)量的改變,從而顯現(xiàn)電容效應。當所加的正向偏壓升高時,PN結變窄,空間電荷區(qū)變窄,結中空間電荷量減少,相當于電容放電。同理,當正向偏壓保持電中性的空穴也相應增加,即擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓變化而變化,雪崩擊穿:載流子漂移速度隨內部電場的增強而相應加快到一定程度時,其動能足以把束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來,產生自由電子—空穴對,新產生的載流子在強電場作用下,再去碰撞其它中性原子,又產生新的自由電子—空穴對,如此連鎖反應,使得載流子數(shù)量急劇增加,從而引起雪崩擊穿。雪在強電場的作用下,由于隧道效應,使大量電子從價帶穿過禁帶而進入導帶引反向電壓逐漸增大時,對于一定的反向電流所損耗的功率也增大,這將產生大量熱量。如果沒有良好的散熱條件使這些熱能及時傳遞出去,則將引起結溫上p區(qū)價帶中的電子可能穿過禁帶到n區(qū)導帶,從而產生2.舉例說明PN結在某一方面的應用。等,所以在電子電路中的過熱和過載保護、工業(yè)自動控制領域的溫度控制和醫(yī)而反向電流IS滿足元件,把敏感元件、放大電路和補償電路集成在同一芯片上的溫度傳感器,主我國工業(yè)現(xiàn)代化的進程和電子信息產業(yè)的持續(xù)高速增長,帶動了傳感器市場的快速崛起,而溫度傳感器作為一種重要的傳感器,占整個傳感器總需求量人流量和風速測量、液位指示、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等,廣泛應用于彩電、電腦彩色顯示器、開關電源、熱水器、冰箱、家用設備、汽車等誠信考試,誠信做人。產生及復合作用:(4)玻耳茲曼邊界條件—─在耗盡層兩端,載流子分布滿足誠信考試,誠信做人。圖表2理想pn結的J-V曲線誠信考試,誠信做人。誠信考試,誠信做人。太陽能電池發(fā)電的原理是基于半導體的光生伏特效應將太陽輻射直接轉換誠信考試,誠信做人。極并接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說,開路電壓的典型數(shù)值為0.5~《半導體物理》課程PN結自習報告2021--2022學年度第一學期在一塊n型(或p型)半導體單晶上,用適當?shù)墓に嚪椒ǎㄈ绾辖鸱ǖ牟煌瑓^(qū)域分別具有n型和p型的導電類型,在兩者的交界面處就形成了pn電荷嚴格平衡空穴電荷。因此,單獨的n型和p型半導體是電中性的。留下了不可動的帶負電荷的電離受主,這些電離受主,沒離施主和電離受主所帶的電荷稱為空間電荷。它們所存在小,所以外加正向偏壓基本降落在勢壘區(qū)。正向偏壓電場方向相反的電場,因而減弱了勢壘區(qū)中的電場強壘區(qū)電場增強,破壞了載流子的擴散運動和漂移運動關系迅速增大。在室溫下,k0T/q=0.026V,為負號表示電流密度方向與正向時相反。而且反向電流密度為常量,與外加J∝T^(3+γ/2)exp[(qVf當反向電壓超過一定數(shù)值后,反向電流急劇增加,稱為反向擊穿。而擊穿在高摻雜的情況下,因耗盡層寬度很窄,不大的反向電壓就可以在耗盡層形成很強的電場,而直接破壞共價鍵,是價電子脫離共價鍵束縛,產生電子-首先是點接觸型二極管,由一根金屬絲經過特殊工藝與半導體表面相接形也可做成面接觸型二極管,采用合金法工藝制成。結面積大,能夠流過較大的電流,但其結電容大,因而只能在較低頻而平面二極管是采用擴散法制成的。結面積較大的可用于大功率整流,結在半導體體電阻和引線電阻,所以在外接正向電壓時,的情況下,這種影響更為明顯。由于二極管表面漏《半導體物理》課程PN結自習報告2021--2022學年度第一學期PN結的原理與應用一、PN結的結構和電學特性PN結是由一個N型摻雜區(qū)和一個P型摻雜區(qū)緊密接觸所構成的,其接觸處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差。由于自由電子和空電子從N型區(qū)向P型區(qū)擴散,也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴散。它們電子,留下了帶正電的雜質離子。開路中半導體中的在空間電荷區(qū)形成后,由于正負電荷之間的相互作用,在空間電荷區(qū)形成場減弱。因此,漂移運動的結果是使空間電荷區(qū)最后,多子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。在P型半導體和N型半導體的結合面兩側,留2)齊納擊穿:齊納擊穿通常發(fā)生在摻雜濃度很高的PN結內。由于摻雜濃度很高,PN結很PN結加正向電壓時,呈現(xiàn)低電阻,具有(4)PN結的電容效應PN結除了具有單向導電性外,還有一定的電容效應。按產生電容的原因可分為:1)勢壘電容CB勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上壓降發(fā)生變化時,離子薄層的厚度也相應地隨之改變,這相當PN結中存儲的電荷量也隨之變化,猶如電容的充放電。勢壘電容的示意圖如下圖。2)擴散電容CD擴散電容是由多子擴散后,在PN結的另一側面積累而形成的。因PN結正偏時,由N區(qū)擴散到P區(qū)的電子,與外電源提供的空穴相復合,形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在P區(qū)內緊靠PN結的附近,形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之,由P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴,在N區(qū)內也形成

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