pn結(jié)與摻雜濃度的關(guān)系,摻雜濃度高pn結(jié)窄-KIA MOS管

PN結(jié)的形成與摻雜濃度

PN結(jié)是由一塊半導(dǎo)體晶體的兩側(cè)分別摻雜成P型和N型半導(dǎo)體形成的。P型半導(dǎo)體富含空穴，而N型半導(dǎo)體富含電子。當(dāng)這兩種半導(dǎo)體緊密接觸時(shí)，它們之間的接觸面就形成了PN結(jié)。摻雜濃度直接影響PN結(jié)的形成和性質(zhì)。

耗盡層寬度取決于雜質(zhì)離子的濃度；在摻雜半導(dǎo)體中，多數(shù)載流子由雜質(zhì)離子提供，少數(shù)載流子由本征激發(fā)(形成電子空穴對)，故而，在高摻雜濃度下，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于PN結(jié)內(nèi)建電場形成的少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，同時(shí)削弱了內(nèi)建電場，即耗盡層寬度變窄，此時(shí)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程即是半導(dǎo)體正向?qū)ǖ臓顟B(tài)。本征激發(fā)是共價(jià)鍵中的電子在溫度升高或者受到光照時(shí)，掙脫原子核的束縛，成為自由電子的過程；

PN結(jié)(空間電荷區(qū)/耗盡層阻擋層)

P區(qū)(positive正極)->多數(shù)載流子為空穴，本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對，少數(shù)載流子為自由電子；

N區(qū)(negative負(fù)極)->多數(shù)載流子為自由電子；

為什么摻雜濃度越高，pn結(jié)越窄？

PN結(jié)的維持是依靠PN各區(qū)的少子的漂移運(yùn)動(dòng)和在PN結(jié)形成的空間電場下少部分突破其勢壘逃逸的多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，漂移運(yùn)動(dòng)的少子和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目相同；

那么，此時(shí)因?yàn)樯僮邮前雽?dǎo)體自身共價(jià)鍵本征激發(fā)所形成的載流子，與摻雜濃度無關(guān)，所以在摻雜濃度增大時(shí)，少子的數(shù)目是不變的，只有在原本沒有增大濃度時(shí)形成PN結(jié)的區(qū)域摻雜的雜質(zhì)元素增多，此區(qū)域極易掙脫束縛而進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子同進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)的固定數(shù)目的少子達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，所需掙脫束縛的多子的范圍就更小，所以PN結(jié)就更窄。

PN結(jié)隨正向電壓方向及大小的變化

當(dāng)外接正向電壓時(shí)，靠近PN結(jié)兩側(cè)電子密度增大，并向兩側(cè)遞減，結(jié)論可得PN結(jié)變薄。

在外接正向電壓時(shí)，大量電子涌入N區(qū)，一部分電子與空間電荷區(qū)的正離子結(jié)合，從而使其顯中性，所以削弱的內(nèi)電場，且PN結(jié)變薄，P區(qū)同理；

當(dāng)外接正向電壓時(shí)，漂移運(yùn)動(dòng)被削弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，又由上面可得，少子和多子嚴(yán)重不等，且少子漂移運(yùn)動(dòng)減少，PN結(jié)無法正常維持，故縮減；

PN結(jié)隨反向電壓方向及大小的變化

漂移運(yùn)動(dòng)被增強(qiáng)，進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)的少子增多，結(jié)論可得PN結(jié)變厚。

摻雜濃度對PN結(jié)伏安特性的影響

正向特性：摻雜濃度直接影響PN結(jié)的正向?qū)妷?。高摻雜濃度使得N區(qū)和P區(qū)中的載流子濃度增加，從而提高正向電流密度。然而，過高的摻雜濃度可能導(dǎo)致PN結(jié)出現(xiàn)隧道效應(yīng)或穿通現(xiàn)象，使得正向電流密度不再隨電壓增加而線性增長。

反向特性：摻雜濃度對PN結(jié)的反向飽和電流有顯著影響。高摻雜濃度增加了PN結(jié)內(nèi)部的載流子濃度，使得在反向偏置電壓下仍有較多的載流子能夠越過PN結(jié)勢壘并參與導(dǎo)電過程。

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