半导体器件原理
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主讲人:蒋玉龙
本部微电子学楼312室,65643768
Email: yljiang@fudan.edu.cn
http://10.14.3.121
1.1 半物要点回顾1
3/22
(
E
C
(
E
F
F
−
−
E
E
V
)
)
]kT
]kT
J
=
J
s
exp
qV
kT
−
1
d
耗尽
=
02
rεε
q
V
D
V
−
N
2/1
(
qV
kT
)
−
]
1
exp
(
−
Lx
)p
重要公式
=
=
V
C
J
J
N
N
[
n
exp
−
0
[
p
exp
−
0
dn
qD
n =扩
n
dx
E
qn
µ=漂
n
n
dp
qD
−=扩
p
dx
E
qp
µ=漂
p
[
exp
J
J
=
p
p
p
n
0
xp
)(
∆
1.1 半物要点回顾2
4/22
重要图像--非平衡p-n结的能带图
V
N
V
+
P
-非平衡p-n结的能带图
-电压完全降在势垒区
-
+
V
N
-
P
N
-
+
-
+
-
+
-
+
V>0
- - -
- - -
- - -
- - -
+++
+++
+++
+++
V<0
Ecp
q(VD –V)
Ecn
n
Ef
qV
Evn
nn0
pn0
p
Ef
Evp
pp0
np0
q(VD -V)
Ecn
n
Ef
qV
Evn
nn0
pn0
P
Ecp
Efp
Evp
pp0
np0
- -
++
- -
++
- -
++
- -
++
V=0
qVD
Ecn
Efn
Evn
nn0
p(x)
n(x)
pn0
Ecp
p
Ef
Evp
pp0
np0
-Xp
Xn
X
-Xp Xn
X
-Xp
Xn
X
1.1 半物要点回顾3
5/22
重要图像--非平衡p-n结的能带图
Ecp
-正向偏压下的非平衡少子
pp0
nn0
n
(
−
x
p
)
=
n
p
0
=
n
n
0
xp
(
n
)
=
p
n
0
=
p
p
0
exp
exp
)
qV
−
D
kT
qV
−
D
kT
Vq
V
(
−
D
kT
qV
kT
exp
−
exp
xp
(
n
)
=
p
n
0
xp
(
∆
n
)
=
p
n
0
x >
nx
qV
kT
=
exp
xp
)(
∆
−
xp
)(
−
xp
)(
∆
∆=
xp
(
)
n
exp
−
x
−
L
p
x
1
np
n
0
Efp
Evp
Ecp
p
Ef
Evp
注入到
P区的
非平衡
电子
p(x)
n(x)
pn0
xp
(
n
)
=
p
p
0
qVD
Ecn
Efn
Evn
q(VD –V)
Ecn
n
Ef
qV
np0
pp0
np0
-Xp
Xn
X
nn0
pn0
n
(
−∆
x
)
=
n
p
xn
)(
∆
(
−∆=
n
x
)
p
Evn
exp
p
0
1
x
qV
−
kT
x
+
exp
L
n
p
-Xp Xn
X
注入到N区的
非平衡空穴
无限厚样品的
稳态扩散解
1.1 半物要点回顾4
6/22
xp
(
∆
n
)
=
p
n
0
n
(
−∆
x
)
=
n
p
p
0
xp
)(
∆
∆=
xp
(
)
n
xn
)(
∆
(
−∆=
n
x
p
>>
0
1.1 半物要点回顾5
pp0
np0
-Xp Xn
J= Jp +Jn
Jp
7/22
nn0
pn0
Jn
Jp
X
X
−
1
0p
p
n
0n
p <<
∆
n
n <<
∆
p
重要图像-- 理想p-n结的J-V关系
前提:
-小注入
-突变耗尽层条件 (耗尽层外电中性)
-忽略势垒区中载流子的产生、复合
-非简并
电流密度
J
J
J
=
p
xp
xp
(
)(
∆
∆=
x
(
p
x
(
n
xp
(
∆
+
+
)
)
n
)
+
=
)
n
n
n
n
J
=
=
x
x
−
L
p
−
exp
pd
∆
dx
2
qD
n
in
NL
n
A
|
xx
=
+
=
n
J
(
x
n
)
p
−=
qD
p
J
s
=
2
n
qD
ip
NL
p
D
0
n
p
n
)
n
x
扩散电流组成
J
x
(
n
J
(
−
qV
kT
)
p
qV
exp
kT
1
2
n
i
N
1
(
−
−
−
0 =
n
p
J
n
A
x
Jn
)
=
p
-Xp Xn
qD
n
L
n
n
p
0
exp
qV
kT
qV
kT
−
1
J
=
J
s
exp
p
J
J
qD
L
p
p
p
n
exp
0
2
n
i
N
D
p
0 =
n
第一章 pn结的频率特性与开关特性
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1.1 半物要点回顾
1.2 pn结的频率特性
1.3 pn结的开关特性