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(共12张PPT)
能带的弯曲
能带的弯曲
P型半导体
N型半导体
反型层

但np＝ni2仍然成立
x0
WM
WMS
eV0
WS
eV0
(a)
图8.7 金属与N型半导体接触
在接触表面层，多子被大量耗尽而少子浓度积累很高时，导电类型可发生变化，形成反型层，成为物理P－N结。
反型层的出现一定是在出现多子耗尽层后。

图8.8 金属与P型半导体接触
(b)
x0
WM
WMS
WS
eV0
在接触表面层，多子浓度积累很高时，可导致这个层变成简并半导体。

图8.7 金属与N型半导体接触
x0
WM
WMS
WS
eV0
(b)
(a)
图8.8 金属与P型半导体接触
x0
WM
WMS
WS
eV0
简并层的出现一定是出现在多子积累情况。
在本征半导体中，无论 还是 ，能带的弯曲都使接触表面层的电导率增大，如图8.9所示。

图8.9 金属与本征半导体接触
半导体接触表面层空间电荷区厚度x0的计算：
假设电场渗透到N型半导体中的深度为x0 ，则半导体接触表面层空间电荷区厚度为x0。设该半导体中施主杂质全部电离，即
x0
WM
WMS
eV0
WS
eV0
(a)
图8.7 金属与N型半导体接触
在接触表面层，导带电子的能量为
电子能量变化量为：
则由(8.7)式：

由于接触电势差全部落在半导体的接触表面层中，则认为：
x0
WM
WMS
eV0
WS
eV0
(a)
图8.7 金属与N型半导体接触
即半导体表面x0范围内的自由电子全部流入金属，只剩下电离施主的正电荷。
则由(8.7)式得到：
(8.47)
空间电荷层的泊松方程(8.5)式为：
该方程一般解为：
x0
WM
WMS
eV0
WS
eV0
(a)
图8.7 金属与N型半导体接触
电场渗透距离为x0，则边界条件为：
代入(8.49)式得到：
(8.49)
则(8.49)式，N型半导体接触表面层中的电势与空间位置x的关系为：
x0
WM
WMS
eV0
WS
eV0
(a)
图8.7 金属与N型半导体接触
X=0时的边界条件为：
代入(8.52)式得到：
(8.52)
从上式看出：
N0越小，(WM-WS)越大，x0越大。
引入德拜屏蔽长度公式Ld，
n型半导体和p型半导体接触，接触处形成N型－P型过渡的区域，即形成P－N结。
N型半导体中电子浓度远大于空穴浓度；P型半导体中空穴浓度远大于电子浓度；这两块半导体接触形成P－N结时，由于存在载流子浓度梯度，P型半导体(P区)中的空穴向N型半导体(N区)扩散，N区中的电子向P区扩散。在P区，空穴离开后，留下了
不可动的电离受主(负电荷)，在P－N结P区一侧形成一个负的电荷区。在N区，电子离开后，留下了不可动的电离施主(正电荷)，在P－N结N区一侧形成一个正的电荷区。这些正、负电荷所形成的区域称为P－N结的空间电荷区。
结
P
N
P－N结的空间电荷区
空间电荷区正的电荷产生了从正电荷指向负电荷，即从N区指向P区的电场，即P－N结的自建电场Ei。在自建电场的作用下，载流子做漂移运动。显然，电子和空穴的漂移运动方向与它们各自的扩散运动方向相反。因此，自建电场起着阻碍电子和空穴继续扩散的作用。
同时, 自建电场也逐渐增强，加剧了载流子的漂移运动。在无外加电场时，载流子的扩散和漂移最终达到动态平衡。平衡后，载流子的扩散电流和漂移电流大小相等、方向相反，相互抵消，因此，流过P－N结的净电流为零。这时，空间电荷数量、空间电荷区宽度、自建电场都不再变化。这时的P－N结称为平衡P－N结。
P
N
P－N结的空间电荷区
随着扩散运动的进行，空间电荷逐渐增多，空间电荷区逐渐扩大;
只有P区多子空穴浓度(PP0)等于N区多子电子浓度(NN0)时，空间电荷区中，正电荷区厚度＝负电荷区厚度，即

若 ，浓度大的区域空间电荷区小。
P
N
P－N结的空间电荷区
空间电荷区中，存在自建电场，电势发生变化，能带发生弯曲，电子和空穴的分布发生改变。

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