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半导体器件物理复习题2
2025-09-24 20:47:43 责编:小OO
文档
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P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)NA=1015cm-3;(2)NA=1016cm-3;

(3)NA=1017cm-3;(4)NA=1018cm-3;T=300K时的内建电势值。

14.假如硅半导体突变结的掺杂浓度为NA=2X1016cm-3,ND=2X1015cm-3, T=300K。计算(1)Vbi;(2)VR=0与VR=8V时的空间电荷区宽度W,(3)VR=0与VR=8V时的空间电荷区中的最大电场强度。

15.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

(2)总空间电荷区宽度W=?

(3)N型一侧的耗尽区宽度

(4)P型一侧的耗尽区宽度

(5)冶金结处的最大电场

解: 

解:由(1)、(2)两方程得:

(3)+(4)得:

解:将带入(3)和(4)得:

或者可写成: 

解:由方程(1)得:

当外加反向电压等于时:

N型耗尽区上的压降:

N型耗尽区上的压降:

内建电势:

能够认为:吗?

证明:

所以: 

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