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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。
第二章p-n结第二章p－n结1.pn结2.平衡pn结3.非平衡pn结4.pn结击穿1.pn结定义：采用扩散、合金、离子注入等制造工艺，可以在一块半导体中获得不同掺杂的两个区域，这种p型区和n型区之间的边界称为pn结。
1.pn结几种pn结的制备方法：（a）合金法（b）固态扩散法（c）平面工艺（d）离子注入双极型器件1.pn结1.pn结MOS器件第二章p－n结1.pn结2.平衡pn结3.非平衡pn结4.pn结击穿2.1空间电荷区和接触电势差2.2空间电荷区的电场和电位2.1空间电荷区和接触电势差几个概念：空间电荷区耗尽近似 准中性近似 自建电场pn 结中n 区半导体中的电子比p 区多得多，电子就由n 区向p 区扩散，在p －n 结边界的n 型侧留下带正电荷的施主离子；同样，空穴将从p 区向n 区扩散，在p －n 结边界的p 型侧留下带负电荷的受主离子，p －n 结交界面两侧不再呈现电中性，出现带正、负电荷的区域，称为空间电荷区。
2.1空间电荷区和接触电势差空间电荷区2.1空间电荷区和接触电势差耗尽近似1.可动载流子全部耗尽，可动的多数载流子浓度在耗尽区边缘与掺杂浓度相等2.除了耗尽区，电荷密度都等于零3.耗尽区的电荷密度等于离化的杂质浓度2.1空间电荷区和接触电势差准中性近似在空间电荷区以外的p－n结区域，一般室温情况下，杂质可认为完全电离，并且多数载流子的分布和杂质分布相差不大，这样的半导体区域几乎是中性的，或者称为准中性区。
2.1空间电荷区和接触电势差自建电场空间电荷区中的电场方向由n区指向p区，称为pn结的自建电场。
2.1空间电荷区和接触电势差分离的p型半导体和n型半导体的能带结构2.1空间电荷区和接触电势差pn结的能带结构第二章p－n结1.pn结2.平衡pn结3.非平衡pn结4.pn结击穿2.1空间电荷区和接触电势差2.2空间电荷区的电场和电位2.2空间电荷区的电场和电位平衡pn结电荷密度εx (=)2.2空间电荷区的电场和电位平衡pn结电场强度2.2空间电荷区的电场和电位平衡pn结电势分布第二章p－n结1.pn结2.平衡pn结3.非平衡pn结4.pn结击穿3.1非平衡pn结3.2pn结势垒电容3.3pn结伏安特性3.4势垒区复合和大注入3.5pn结扩散电容3.1非平衡pn结平衡pn结能带图3.1非平衡pn结外加电压下pn结能带图3.1非平衡pn结外加电压下pn结电荷、电场和电势的变化3.2pn结势垒电容势垒电容的形成：当p－n结上外加电压发生变化时，势垒高度相应增大或减小，这就要求p区的空穴和n区的电子流入或流出空间电荷区，以保证空间电荷区为耗尽，其余区域为准中性，这种载流子的流入流出就相当于给空间电荷区“充放电”，从而形成电容效应。
平衡 PN 结结构和物理特性在P型半导体与N型半导体的紧密接触交界处，会形成一个具有特殊电学性能过渡区域；平衡PN结——就是指没有外加电压、光照和辐射等的PN结。
1、 PN结的杂质分布状态○均匀分布：p型和n型区杂质浓度分布均匀—突变结○缓变分布：杂质浓度从界面向二侧逐渐提高—缓变结常用概念○ pn结结深-- pn结材料表面到pn结界面的距离，用x j表示。
○线性缓变结--结深附近杂质浓度分布梯度可用线性近似-线性缓变结，即dN(x)/dx|x=xj = C突变结近似--dN(x)/dx|x=xj =|C|○单边突变结—对于突变结，若p区掺杂浓度远高于n区掺杂浓度，或反之。
即：ＮＡ＞＞ＮＤ，用p＋n表示；ＮＤ＞＞ＮＡ，用pn＋表示。
★理论上通常将pn结按突变结或线性缓变结近似处理。
2、pn结基本物理特性基本特征及要点：空间电荷区(耗尽层)，自建电场，接触电势差，能带结构，载流子分布。
当半导体形成P-N结时，由于结两边存在着载流子浓度梯度，导致了空穴从P区到N区，电子从N区到P区的扩散运动。
对于P区空穴离开后，留下了不可移动的带负电荷的电离受主，这些电离受主没有正电荷与之保持电中性，因此，在P-N结附近P区一侧出现了一个负电荷区；同理，在P-N结附近N区一侧出现了由电离施主构成的一个正电荷区，通常把在P-N结附近的这些电离施主和电离受主所带电荷称为空间电荷，它们所存在的区域称为空间电荷区（也称之为势垒区）空间电荷区中的这些电荷产生了从N区指向P区，即从正电荷指向负电荷的电场，称之为内建电场（自建电场）。
在内建电场作用下，载流子作漂移运动。
电子和空穴的漂移运动方向与它们各自扩散运动的方向相反。
因此，内建电场起到阻碍电子和空穴继续扩散的作用。
室温附近，对于绝大部分空间电荷区，其中杂质虽然都已电离，但载流子浓度比起N区和P区的多数载流子浓度小得多，好像已经耗尽了，所以通常也称势垒区为耗尽层，即认为其中载流子浓度很小，可以忽略，空间电荷密度就等于电离杂质浓度。
