(j j A D x x N N ?=?α
6.1.2空间电荷区
?p型半导体与n型半导体接触面，漂移运动与扩散运动达到平衡，形成稳定的空间电荷区，宽度保持不变。称为热平衡态下的pn结。
6.1.3 pn结能带图
?V
D 与pn结两边的掺杂浓度、温度和材料的禁带宽
度有关。
?室温下
–硅：V
D
＝0.7V，
–锗：V
D
＝0.32V。
第二章 PN结
第二章 PN结 填空题 1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。 2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。 3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。 4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。 5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。 6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。 7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。 8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。 9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。 10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。 11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。 12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。 13、PN结扩散电流的表达式为（）。这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。
半导体物理第二章 PN结习题
第二章 PN 结 2-1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用T V V i e n np /2=导出一般情况下的 )(n n x p 表达式。给出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程 20ln i a d T p n n N N V =-=ψ ψψ。 2-3．根据修正欧姆定律和空穴扩散电流公式证明，在外加正向偏压V 作用下，PN 结N 侧 空穴扩散区准费米能级的改变量为qV E FP =?。 2-4． 硅突变结二极管的掺杂浓度为：31510-=cm N d ，320104-?=cm N a ，在室温下计算： （a ）自建电势（b ）耗尽层宽度 （c ）零偏压下的最大内建电场。 2–5．若突变结两边的掺杂浓度为同一数量级，则自建电势和耗尽层宽度可用下式表示 )(2) (02 d a p n d a N N K x x N qN ++=εψ ??? ???+=)(200d a a a n N N qN N K x ψε 2 100)(2? ? ? ???+=d a a d p N N qN N K x ψε 试推导这些表示式。 2–6．推导出线性缓变P N 结的下列表示式：（a ）电场（b ）电势分布（c ）耗尽层宽度（d ） 自建电势。 2-7．推导出N N +结（常称为高低结）内建电势表达式。 2-8．（a ）绘出图2-6a 中3 1410-=cm N BC 的扩散结的杂质分布和耗尽层的草图。解释为何耗 尽层的宽度和R V 的关系曲线与单边突变结的情况相符。 （b ）对于3 1810-=cm N m 的情况，重复（a ）并证明这样的结在小R V 的行为像线性结， 在 大R V 时像突变结。 2-9． 对于图2-6（b ）的情况，重复习题2-8。 2–10．（a ）P N 结的空穴注射效率定义为在0=x 处的0/I I p ，证明此效率可写成 n p p n p L L I I σσγ/11 +== （b ）在实际的二极管中怎样才能使γ接近1； 2-11．长PN 结二极管处于反偏压状态，求： （1）解扩散方程求少子分布)(x n p 和)(x p n ，并画出它们的分布示意图。
半导体第2章PN结总结
第二章 PN结 1. PN结：由P型半导体和N型半导体实现冶金学接触（原子级接触）所形成的结构。 任何两种物质（绝缘体除外）的冶金学接触都称为结（junction）,有时也叫做接触（contact）。 2. PN结是几乎所有半导体器件的基本单元。除金属－半导体接触器件外，所有结型器件都由PN结构成。 3. 按照杂质浓度分布，PN 结分为突变结和线性缓变结. 突变结杂质分布线性缓变结杂质分布 4. 空间电荷区：PN结中，电子由N区转移至P区，空穴由P区转移至N区。电子和空穴的转移分别在N区和P区留下了未被补偿的施主离子和受主离子。它们是荷电的、固定不动的，称为空间电荷。空间电荷存在的区域称为空间电荷区。
5. 建电场：P区和N区的空间电荷之间建立了一个电场——空间电荷区电场，也叫建电场。 PN结自建电场：在空间电荷区产生 缓变基区自建电场：基区掺杂是不均匀的，产生出一个加速少数载流子运动的电场，电场沿杂质浓度增加的方向，有助于电子在大部分基区围输运。 大注入建电场：在空穴扩散区（这有利于提高BJT的电流增益和频率、速度性能）。 6. 建电势差：由于建电场，空间电荷区两侧存在电势差，这个电势差叫做建电势差（用 表示）。 7. 费米能级：平衡PN结有统一的费米能级。 准费米能级：当pn结加上外加电压V后，在扩散区和势垒区围，电子和空穴没有统一的费米能级，分别用准费米能级。 8. PN结能带图 热平衡能带图
平衡能带图 非平衡能带图 正偏压：P正N负 反偏压：P负N正 9. 空间电荷区、耗尽区、势垒区、中性区 势垒区：N区电子进入P区需要克服势垒，P区空穴进入N区也需要克服势垒。于是空间电荷区又叫做势垒区。 耗尽区：空间电荷区的载流子完全扩散掉，即完全耗尽，空间电荷仅由电离杂质提供。这时空间电荷区又可称为“耗尽区”。 中性区：PN结空间电荷区以外的区域(P区和N区)。 耗尽区主要分布在低掺杂一侧，重掺杂一边的空间电荷层的厚度可以忽略。 10. 单边突变结电荷分布、电场分布、电势分布
半导体第2章PN结情况总结
第二章PN结 1. PN结：由P型半导体和N型半导体实现冶金学接触（原子级接触）所形成的结构。 任何两种物质（绝缘体除外）的冶金学接触都称为结（junction）,有时也叫做接触（contact）。 2. PN结是几乎所有半导体器件的基本单元。除金属－半导体接触器件外，所有结型器件都由PN结构成。 3. 按照杂质浓度分布，PN 结分为突变结和线性缓变结. 突变结杂质分布线性缓变结杂质分布 4. 空间电荷区：PN结中，电子由N区转移至P区，空穴由P区转移至N区。电子和空穴的转移分别在N区和P区留下了未被补偿的施主离子和受主离子。它们是荷电的、固定不动的，称为空间电荷。空间电荷存在的区域称为空间电荷区。
5. 内建电场：P区和N区的空间电荷之间建立了一个电场——空间电荷区电场，也叫内建电场。 PN结自建电场：在空间电荷区产生 缓变基区自建电场：基区掺杂是不均匀的，产生出一个加速少数载流子运动的电场，电场沿杂质浓度增加的方向，有助于电子在大部分基区范围内输运。 大注入内建电场：在空穴扩散区（这有利于提高BJT的电流增益和频率、速度性能）。 6. 内建电势差：由于内建电场，空间电荷区两侧存在电势差，这个电势差叫做内建电势差（用表示）。
7. 费米能级：平衡PN结有统一的费米能级。 准费米能级：当pn结加上外加电压V后，在扩散区和势垒区范围内，电子和空穴没有统一的费米能级，分别用准费米能级。 8. PN结能带图 热平衡能带图 平衡能带图 非平衡能带图 正偏压：P正N负 反偏压：P负N正
9. 空间电荷区、耗尽区、势垒区、中性区 势垒区：N区电子进入P区需要克服势垒，P区空穴进入N区也需要克服势垒。于是空间电荷区又叫做势垒区。 耗尽区：空间电荷区内的载流子完全扩散掉，即完全耗尽，空间电荷仅由电离杂质提供。这时空间电荷区又可称为“耗尽区”。 中性区：PN结空间电荷区以外的区域(P区和N区)。 耗尽区主要分布在低掺杂一侧，重掺杂一边的空间电荷层的厚度可以忽略。 10. 单边突变结电荷分布、电场分布、电势分布
