第六章 pn 结
（1）讨论pn 结势垒高度对g ∈，掺杂浓度以及温度的依赖关系。若p 、n 两边掺杂浓度分别为1015/cm 3和1017/cm 3，求n i 为151010.⨯/cm 3和231013.⨯/cm 3这两种情形300K 时的eV D 值。
1）0.7eV 2) 0.3 eV
（2）对于施加偏压V 的pn 结，求得下式的最主要的依据是甚么？
()()
(
)
∆n x n x n n e
p p p p
eV kT
=-=-001
/
200ln )()(i p n Fp i i Fn D n p n e kT e E E E E V =-+-=kT
v c i g e
N N n ε-
=2
kT eV p
p e
n x n 0)(=
最主要的依据是准费米能级主要是在势垒区以外降落的。在n(或p)型区和空间电荷区的范围内，电子费米能级可以看成是平直的。
（3）说明pn结中的注入少子在小注入情形下主要依赖扩散运动。
（4）比较Si和Ge的pn结的反向电流。反向电流为何随温度增大？
当温度由300K 增加到400K 时，Ge 的pn 结的反向电流增加多少倍。
T 大j 0大
1488倍
（5） 讨论半导体材料的g ∈对pn 结性质的影响：
1) 导通电压（参看图6.4，即开始有显著电流的电压） 2）反向电流的大小和性质（扩散区产生电流为主,还是空间电荷区产生电流为主）
3) 结的允许使用温度
1）
εg 大， j 0小，在j 相同时，则导通电压V 大
2）
它与j 0的比值(若只取与n p 0相联系的项(n +p 结))为
320
00)/exp()(T kT n p L n L e j g i p
n n n p p εττ-∝+=)1(0-=kT
eV e j j τ2ed n j i g ≈
εg 大， n i 小，反向电流中空间电荷区产生电流成分增加 3)
εg 小，反向饱和电流密度大, 引起的热损耗大, 结温上升, 导致反向饱和电流密度增加, 容易引起热电击穿。εg 大, 结的允许使用温度大。
（6）分析反向偏置的pn 结中准费米能级的变化并示意画出少子扩散区中少子的分布。
（7）说明在小注入pn 结中，电子或空穴在多子区，空间电荷区，和注入区的运动情况。
多子区：漂移运动；空间电荷区：漂移+扩散运动, 扩散>漂移；注入区：扩散运动
n i A n p i g L n d N L n d n j j 2200=≈320
00)/exp()(T kT n p L n L e j g i p n n n p p εττ-∝+=
（8）说明pn 结两边的电子电流和空穴电流是如何实现转换的。
（9）讨论pn 结两侧的掺杂情况对结性质的影响 1）电子电流和空穴电流的比值
3） 空间电荷区宽度及其在两边的分配
3）结电容（单位面积）
4) 若ε=12，N A =1017/cm 3，N D =1015/cm 3，V D =1V, 求偏压为0.3V ，0V ，-10V
时的势垒宽度和单位面积结电容。
1） D n n
p p n N n p D n D =
=
=
000/
电子电流
掺杂浓度高的一侧多子为注入电流的主要形式。 2）
两边空间电荷区厚度和掺杂浓度成反比。 3）
外加电压增加 δV 时，设空间电荷区边缘的电荷增量为δQ 。它在耗尽层产生的附加电场为δQ/ εε0。所产生的附加电压δV 可表示为
可以把结的总体电容看成由两个电容串联而成
解二:
N*大，C 大；C 由掺杂浓度低的一侧决定 4）
正向偏压：
A
D
n p N N x x =D
A
A A D D A D A D N N N N N N N N N N N +=+=+=11*)(2)(*0V V eN
dV dQ V C D -==εε][)10()()12(1015.1)
(22
1
*
315212
1
4*
0︒-⨯=-=
-A N
cm V V V eN V V d D D ε
εεQ x x V p n
δεεεεδ)(00+=0
01
11εεεεp n p n x x C C C +=+=
其它情况：
V=4.6V ，0V ，-10V d=0.96, 1.15, 3.8 μm
C=11, 9.2, 2.8( ⨯103pF/cm 2)
（10）pn 结正向稳态电流和过剩载流子的非平衡积累相联系。若对处于正向的偏置的pn 结，突然施加反向电压，在由正向向反向转换的一瞬间会发生什么现象
瞬间会出现一个较大的反向电流.
电荷存储和二极管瞬态 1.关瞬态
二极管由开态变为关态
D
V eN C V C 24
)0(4)(*
0εε==]/)[)(12(10063.1)(240
cm pF d d V C μεεε⨯==
t<0时，正偏电流为：
F a
F F R V
V
I
I -
= =
