1、 1半导体器件物理复习题三 P-N 结：概念题：1. 什么是均匀掺杂 P-N 结？半导体的一个区域均匀掺杂了受主杂质，而相邻的区域均匀掺杂了施主杂质。值得注意这种结称谓同质结。2.冶金结？P-N 结交接面称谓冶金结。3.空间电荷区或称耗尽区？冶金结的两边的 P 区和 N 区，由于存在载流子浓度梯度而形成了空间电荷区或耗尽区。该区内不存在任何可移动的电子或空穴。N 区内的空间电荷区由于存在着施主电离杂质而带正电，P区内的空间电荷区由于存在着受主电离杂质而带负电。4.空间电荷区的内建电场？空间电荷区的内建电场方向由 N 型空间电荷区指向 P 型空间电荷区。5.空间电荷区的内建电势差？空间电荷区两端
2、的内建电势差维持着热平衡状态，阻止着 N 区的多子电子向 P 区扩散的同时，也阻止着 P 区的多子空穴向 N区扩散。6.P-N 的反偏状态？ P-N 结外加电压（N 区相对于 P 区为正，也即 N 区的电位高于 P2区的电位）时，称 P-N 结处于反偏状态。外加反偏电压时，会增加 P-N 的势垒高度，也会增大空间电荷区的宽度，并且增大了空间电荷区的电场。7.理解 P-N 结的势垒电容？随着反偏电压的改变，耗尽区中的电荷数量也会改变，随电压改变的电荷量可以用 P-N 结的势垒电容描述。8.何谓 P-N 结正偏？并叙述 P-N 结外加正偏电压时，会出现何种情况？9.单边突变结？冶金结一侧的掺杂浓度
3、远大于另一侧的掺杂浓度的 P-N 结。10.空间电荷区的宽度？从冶金结延伸到 N 区的距离与延伸到 P 区的距离之和。练习题：11.画出零偏与反偏状态下，P-N 结的能带图。根据能带图写出内建电势的表达式。12.导出单边突变结空间电荷区内电场的表达式，并根据导出的表达式描述最大电场的表达式，解释反偏电压时空间电荷区的参数如势垒电容，空间电荷区宽度，电场强度如何随反偏电压变化。13.若固定 ND=1015cm-3,分别计算（1）N A=1015cm-3；（2）NA=1016cm-3；（3）N A=1017cm-3；（4）N A=1018cm-3；T=300K 时的内建电势值。32lnADbiTi
4、NV14.假如硅半导体突变结的掺杂浓度为 NA=2X1016cm-3，N D=2X1015cm-3， T=300K。计算（1）V bi；（2）V R=0 与 VR=8V时的空间电荷区宽度 W， （3）V R=0 与 VR=8V 时的空间电荷区中的最大电场强度。 1/22sbiRadVNWq1/2maxax2biRadsbiEV15.在无外加电压的情况下，利用 p-n 结空间电荷区中的电场分布图推导出：（1）内建电势 ?biV（2）总空间电荷区宽度 W=?（3）N 型一侧的耗尽区宽度 ?nx（4）P 型一侧的耗尽区宽度 p（5）冶金结处的最大电场 max2biVEW4解： maxa111222A
5、binppsDi nsqNVEWx解：由（1） 、 （2）两方程得： 34sbipAsinDVxqNW（3）（4）得： 2212(5)sbisbisbi sbipnADADefVVVxqNqWNq1(6) :sbief efADWhrN解：将 带入（3）和（4）得：2sbiefVq 21272 82efsefbief efsbisbi sbipAAsbiAAfAefsefbief efsbisbi sbinDsbiDDfDNVx WqNqqVqNWV或者可写成： pAnefxNW解：由方程（1）得： maxaxmax122(9)binpbiVE当外加反向电压等于 时：RV522110()sefbiRsbiRpAAsefbisbinDDNVVxqNWq2(12)sbiRefVqNmax (13)biREWN 型耗尽区上的压降： 21 14DnsqVxN 型耗尽区上的压降： 2215Apsqx内建电势： 2212 16DAbi npssqNVx能够认为： 吗？2 21l,lnADfpTpfTnisisqNqVxVx证明： 22211ef ef efAAAsbip biss sefANqqxWVN222ef ef efDDDsbin biss sefDx q所以： 2ef efsbi sbippAANNVVxq62 2ef efsbi sbinnDDNNVVxxqq
