单边pn结-北航

pn结单向导电的原理-回复PN结单向导电的原理引言：PN结是半导体物质中最基本的结构之一，是现代电子器件中广泛应用的核心组成部分。

具有单向导电性质的PN结被广泛应用于二极管、光电二极管、太阳能电池等电子器件中。

本文将从基本概念出发，一步一步解释PN结单向导电的原理。

一、PN结的构成PN结由P型半导体和N型半导体材料组成。

P型半导体是通过在纯硅中掺入三价元素（如硼）形成的，它的主要载流子是空穴。

N型半导体则是通过在纯硅中掺入五价元素（如磷）形成的，其主要载流子是自由电子。

在P型半导体中，三价元素硼掺杂后，少了一个电子，形成了“空穴”。

而在N型半导体中，五价元素磷掺杂后，多了一个自由电子。

当P型和N 型半导体材料相互接触时，形成了PN结。

二、内建电场的形成当P型和N型半导体相接触时，发生了电子的扩散，自由电子从N区向P区扩散，空穴从P区向N区扩散。

这种扩散过程会导致N区的电子浓度增加，P区的空穴浓度增加，逐渐形成电子云和空穴云。

电子云和空穴云中存在着电荷分布的差异，这导致了PN结附近的电场形成。

由于电子云和空穴云的电荷分布不同，形成了内建电场。

内建电场方向从N区指向P区。

三、正向偏置状态在PN结中，当正向电压（与电子云和空穴云的分布方向相同）施加在P 区，负向电压（与电子云和空穴云的分布方向相反）施加在N区时，被称为正向偏置状态。

在正向偏置状态下，正电压使得P区的空穴云向内移动，N区的电子云向内移动。

这样，内建电场被削弱，PN结的阻断层变得较薄。

载流子在PN 结中可以流动，形成了导电通道。

电流可以正常通过PN结，此时PN结呈现出导电的特性。

四、反向偏置状态在PN结中，当负向电压施加在P区，正向电压施加在N区时，被称为反向偏置状态。

反向偏置状态下，反向偏压增强了内建电场的作用，使得PN 结的阻断层更加厚，不利于载流子的流动。

在反向偏置状态下，只有少数的载流子发生漂移，并且只有少量的载流子通过PN结。

因此，反向偏置状态下，PN结不会有可观的电流通过，表现为绝缘或高阻态。

半导体物理第六章复习 - 北邮第六章一、基本概念1.突变结: 杂质分布如下图所示，N型区中施主杂质浓度为ND，而且均匀分布；P型区中受主杂质浓度为NA，也是均匀分布。

在交界面处，杂质浓度由NA(p型)突变为ND(n 型)，具有这种杂质分布的PN结称为突变结。

(突变结是由合金法得到的)2.单边突变结: 实际的突变结，两边的杂质浓度相差很多，通常称这种结为单边突变结。

3.缓变结: 用下图表示用扩散法制造PN结(也称扩散结)的过程，它是在N型单晶硅片上，通过氧化、光刻、扩散等工艺制的PN结。

其杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定。

在这种结中，杂质浓度从P区到N区是逐渐变化的，通常称为缓变结。

线性缓变结：在扩散结中，若杂质分布可用X=Xj处的切线近似表示，则称为线性缓变结。

4.结深：5.扩散结：用扩散法制造的PN结称为扩散结。

6.平衡PN结:流过PN结的净电流为零，空间电荷区电荷数恒定，空间电荷区不再扩展，保持一定宽度时的热平衡状态下的PN结称为平衡PN结。

7.PN结空间电荷区: 两块半导体结合形成PN结时，由于它们之间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，留下了不可动的带负电荷的电离受主，形成一个负电荷区。

同理，在N区形成一个正电荷区。

通常把PN结附近的这些电离施主和电离受主所带的电荷称为空间电荷。

它们所存在的区域称为空间电荷区。

（空间电荷区由于其能带图中的存在势垒的缘故被称为势垒区；空间电荷区由于内部载流子浓度比起N区和P区多数载流子的浓度都少得多，好像已经耗尽的缘被称为耗尽层。

） 8.PN结接触电势差:平衡PN结的空间电荷区两端间的电势差VD称为PN结的接触电势差，或内建电势差。

9.PN结势垒高度:平衡PN结的空间电荷区两端间的的电子电势能之差即能带的弯曲量qVD称为PN结的势垒高度。

VD?(EFn?EFp)qkT?0q?nn0ln??np0??k0T?NDNA??ln???2?qni?? ?10.PN结势垒宽度: 势垒区在X上的宽度，即空间电荷区的宽度。

pn结的形成单向导电原理一、 pn结的基本结构1.1 pn结的定义1.2 pn结的基本结构1.3 pn结的特点pn结是一种半导体器件，由n型半导体和p型半导体级联而成。

n 型半导体和p型半导体之间形成一种特殊的结构，称为pn结。

pn结既具有n型半导体的特性，又具有p型半导体的特性，其结构简单却有着重要的应用意义。

二、 pn结的形成原理2.1 能带理论2.2 pn结的形成过程2.3 pn结的内部电场2.4 pn结的内部电荷分布pn结的形成主要依靠n型半导体和p型半导体间的扩散过程和电场作用。

当n型半导体和p型半导体级联时，由于不同材料的电子亲和能不同，n型半导体的自由电子会向p型半导体扩散，而p型半导体的空穴也会向n型半导体扩散。

这种扩散过程最终导致n型半导体一侧形成负离子区，p型半导体一侧形成正离子区，从而在pn结内部形成了电场，使得pn结具有单向导电特性。

三、 pn结的单向导电特性3.1 pn结的整流特性3.2 pn结的击穿特性3.3 pn结的导通特性pn结由于结构的特殊性，具有明显的单向导电特性。

当外加正向电压时，pn结导通，电流通过；而当外加反向电压时，pn结截止，电流不通过。

这种单向导电特性使得pn结被广泛应用于整流器、稳压器、光电器件等领域。

四、 pn结的应用4.1 pn结整流器4.2 pn结稳压器4.3 pn结光电器件pn结由于其独特的结构和优良的特性，在电子领域有着广泛的应用。

pn结整流器可以将交流电转换为直流电，广泛应用于电源供电、通信设备等领域；pn结稳压器可以稳定电压，保护电子器件不受过压损坏；pn结光电器件可以将光信号转换为电信号，应用于光通信、太阳能电池等领域。

五、总结5.1 pn结的重要性和意义5.2 pn结的应用前景pn结作为一种重要的半导体器件，在现代电子领域有着重要的作用。

其单向导电特性使得其在电子器件中有着广泛的应用，尤其在整流、稳压、光电转换等方面具有重要的地位。

模拟电子技术基础1半导体器件1.1 二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。

它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

二极管图示二极管的特性二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现以很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。

二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常[1]广泛。

二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V,发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同。

二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。

整流二极管：利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

开关元件：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。

利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

限幅元件：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

继流二极管：在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

检波二极管：在收音机中起检波作用。

变容二极管：使用于电视机的高频头中。

显示元件：用于VCD、DVD、计算器等显示器上。

稳压二极管：反向击穿电压恒定，且击穿后可恢复，利用这一特性可以实现稳压电路。

nnel Diode）1.2 双极型晶体管双极型晶体管由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三极管。

单边P-N结杂质分布的锁相检测物理科学与核能工程学院咸心历史背景：半导体材料是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料，这类材料具有独特的功能特性。

以硅、锗、砷化镓、氮化镓等为代表的半导体材料已经广泛应用于电子元件、高密度信息存储、光电器件等领域。

随着人们对物质世界认识的逐步深入，一批具有半导体特性的有机功能材料被开发出来了，并且正尝试应用于传统半导体材料的领域。

在1874年，人们就开始了半导体器件的研究。

然而，直到1947年朗讯(Lucent)科技公司所属贝尔实验室(前身为AT&T贝尔实验室)的一个研究小组发明了双极晶体管后p，41，半导体器件物理的研究才有了根本性的突破，从此拉开了人类社会步入电子时代的序幕。

在发明晶体管之后，随着硅平面工艺的进步和集成电路的发明，从小规模、中规模集成电路到大规模、超大规模集成电路不断发展，出现了今天这样的以微电子技术为基础的电子信息技术与产业，所以晶体管及其相关的半导体器件成了当今全球市场份额最大的电子工业基础。

摘要：随着科技和经济的发展，半导体器件在我们生活中的应用越来越广泛，而在半导体器件中有机半导体应用最为广泛。

即将探索和解说有机半导体器件的电学性能，揭开其神秘的面纱。

首先主要从半导体的基本性质和PN结的机理与特性、双极型晶体管（三极管）和MOS场效应管的电学参数导入。

半导体器件的设计与制造的核心问题是如何控制半导体内部的杂质分布，以满足实际应用所要求的器件参数。

因此，杂质分布的测量是半导体材料及器件的基本测量之一。

本实验利用7265型锁相放大器、采用C-V法测量p-n结的杂质分布。

锁相放大器是检测微弱信号的重要仪器。

关键词：势垒电势势垒电容C—V测量反向偏压锁相放大器信号相位差正文：一、引言半导体器件设计与制造的核心问题是如何控制半导体内部的杂质分布，以满足实际应用所要求的器件参数。

因此，杂质分布的测量是半导体材料及器件的基本测量之一。

利用四探针或霍耳效应，逐次去层测量薄层霍尔电压，可以获得杂质分布以及迁移率随杂质浓度的变化；但是，逐次去层比较繁琐，而且具有破坏性。