微电子器件基础第六章习题解答.ppt
第六章第六章 PN结结1、解：查附录，得到室温下，解：查附录，得到室温下，Ge本征载流子浓度本征载流子浓度接触电势差，接触电势差，2、解、解、P P中中性性区区电电子子扩扩散散区区势势垒垒区区空空穴穴扩扩散散区区N N中中性性区区PN+-内建电场内建电场 正向小注入下，正向小注入下，P P区接电源正极，区接电源正极，N N区接区接电源负极，势垒高度降低，电源负极，势垒高度降低，P P区空穴注入区空穴注入N N区，区，N N区电子注入区电子注入P P区。区。注入电子在注入电子在P P区与势垒区交界处堆积，浓区与势垒区交界处堆积，浓度高于度高于P P区平衡空穴浓度，形成流向中性区平衡空穴浓度，形成流向中性P P区的扩散流，扩散过程中不断与中性区的扩散流，扩散过程中不断与中性P P区漂区漂移过来的空穴复合，经过若干扩散长度后，移过来的空穴复合，经过若干扩散长度后，全部复合。全部复合。注入空穴在注入空穴在N N区与势垒区交界处堆积，浓区与势垒区交界处堆积，浓度比度比N N区平衡电子浓度高，形成浓度梯度，区平衡电子浓度高，形成浓度梯度，产生流向中性产生流向中性N N区的空穴扩散流，扩散过程区的空穴扩散流，扩散过程中不断与中性中不断与中性N N区漂移过来的电子复合，经区漂移过来的电子复合，经过若干扩散长度后，全部复合。过若干扩散长度后，全部复合。3、解、解、P P中中性性区区电电子子扩扩散散区区势势垒垒区区空空穴穴扩扩散散区区N N中中性性区区PN 反向小注入下，反向小注入下，P P区接电源负极，区接电源负极，N N区接电源正区接电源正极，势垒区电场强度增加，空间电荷增加，势垒极，势垒区电场强度增加，空间电荷增加，势垒区边界向中性区推进。区边界向中性区推进。势垒区与势垒区与N N区交界处空穴被势垒区强电场驱向区交界处空穴被势垒区强电场驱向P P区，漂移通过势垒区后，与区，漂移通过势垒区后，与P P区中漂移过来的空区中漂移过来的空穴复合。中性穴复合。中性N N区平衡空穴浓度与势垒区与区平衡空穴浓度与势垒区与N N区交区交界处空穴浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取的界处空穴浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取的空穴，对空穴，对PNPN结反向电流有贡献。结反向电流有贡献。同理，势垒区与同理，势垒区与P P区交界处电子被势垒区强电区交界处电子被势垒区强电场驱向场驱向N N区，漂移通过势垒区后，与区，漂移通过势垒区后，与N N区中漂移过区中漂移过来的电子复合。中性来的电子复合。中性P P区平衡电子浓度与势垒区区平衡电子浓度与势垒区与与P P区交界处电子浓度形成浓度梯度，不断补充区交界处电子浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取的电子，对被抽取的电子，对PNPN结反向电流有贡献。结反向电流有贡献。反向偏压较大时，势垒区与反向偏压较大时，势垒区与P P区、区、N N区交界处区交界处的少子浓度近似为零，少子浓度梯度不随外加偏的少子浓度近似为零，少子浓度梯度不随外加偏压变化，反向电流饱和。压变化，反向电流饱和。4、证明、证明、（证毕）（证毕）5、解、解、硅突变硅突变PN结，结，N区、区、P区多子浓度，区多子浓度，正向小注入下，忽略势垒区复合和表面复合，空穴电流密度等于正向小注入下，忽略势垒区复合和表面复合，空穴电流密度等于势垒区势垒区与空穴扩散区交界处的空穴扩散电流密度与空穴扩散区交界处的空穴扩散电流密度，电子电流密度等于，电子电流密度等于势垒区与电势垒区与电子扩散区交界处电子扩散电流密度，子扩散区交界处电子扩散电流密度，饱和电流饱和电流密度，密度，0.3V正向电压下的电流密度，正向电压下的电流密度，6、硅突变硅突变PN结，结，（-10V）下的势垒宽度，）下的势垒宽度，（-0V）下的势垒宽度（平衡势垒宽度），）下的势垒宽度（平衡势垒宽度），（0.3V）下的势垒宽度）下的势垒宽度,（-10V、0V、0.3V）下的单位面积势垒电容由下式计算，）下的单位面积势垒电容由下式计算，7、解、硅二极管的反向饱和电流密度，解、硅二极管的反向饱和电流密度，当温度从当温度从300K增加到增加到400K时，时，反向电流增加主要由指数项决定，作为近似，取反向电流增加主要由指数项决定，作为近似，取 ，8、解、硅线性缓变解、硅线性缓变PN结，结，势垒区宽度，势垒区宽度，9、解、解、平衡势垒高度，平衡势垒高度，平衡势垒宽度，平衡势垒宽度，PN-N+10、解、解、由泊松方程求上述电荷分布区域中的电场、电位，由泊松方程求上述电荷分布区域中的电场、电位，（1）若若（）（）（）（）1 1、解、对解、对n+-p结结,势垒区宽度势垒区宽度,当当当当1212、解、对解、对p+-n 结结,最大电场强度在结深最大电场强度在结深 处处，1313、解、对解、对p+-n 结结,最大电场强度在结深最大电场强度在结深 处，此处首先发生击穿处，此处首先发生击穿,发生击穿时的击穿电压发生击穿时的击穿电压,室温下室温下,电子隧道穿透几率电子隧道穿透几率,，1414、解、解、对硅半导体对硅半导体,，对锗半导体对锗半导体,，对砷化镓半导体对砷化镓半导体,
