集成电路材料与器件物理基础综述.pptx

第二章 集成电路材料(cáiliào)与器件物理基础
§- 略
§ PN结及结型二极管
§ 双极型晶体管
§ MOS晶体管
§ MESFET
第一页，共24页。
集成电路(jíchéng-diànlù)材料
分类
材料
电导率（S/cm）
导体
铝、金、钨、铜等，镍铬等合金，重掺多晶硅
~105
半导体
硅、锗、***化镓、磷化铟、氮化镓
10-9 ~102
绝缘体
SiO2、Si3N4
10-22 ~10-14
第二页，共24页。
§ PN结 了解(liǎojiě)pn结的意义
pn结---多数半导体器件的核心单元
电子器件：
整流器 (rectifier)
检波器 (radiodetector)
双极晶体管 (BJT)
光电器件：
太阳能电池(diànchí) (solar cell)
发光二极管（LED）
半导体激光器 （LD）
光电二极管(PD)
第三页，共24页。
突变(tūbiàn)结
线形缓变结
p
n
根据杂质浓度的分布，可以(kěyǐ)划分为：
同质(tónɡ zhì)pn结
异质pn结
根据结两边的材料不同，可划分为：
通过控制施主与受主浓度的办法，形成分别以电子和空穴为主的两种导电区域，其交界处即被称为p-n结。
pn 结的结构
第四页，共24页。
在接触(jiēchù)前分立的P型和N型硅的能带图
pn 结形成的物理(wùlǐ)过程
电子
空穴
扩散(kuòsàn)
eVbi
第五页，共24页。
（b）接触(jiēchù)后的能带图
平衡态的pn结
C
E
F
E
i
E
V
E
eVbi
漂移(piāo yí)电流
扩散(kuòsàn)电流
内建电场 E
接触电势差 Vbi
漂移
漂移
空间电荷区
扩散
扩散
p
n
E
第六页，共24页。
+
-
-
0
p
n
电压表
反向(fǎn xiànɡ)偏压下的PN结
随着反向偏压(piān yā)的增加，PN结的耗尽区加宽。
第七页，共24页。
+
-
-
0
p
n
电压表
正向(zhènɡ xiànɡ)偏压下的PN结
随着(suí zhe)正向偏压的增加，PN结的耗尽区变窄。
第八页，共24页。
Ev
Ec
Eip
Ein
EFn
q(Vbi –VD)
EFp
Ev
Ec
Eip
Ein
EF
qVD
平衡态下理想(lǐxiǎng)PN结的能带图
正向(zhènɡ xiànɡ)偏压下理想PN结的能带图
Ev
Ec
Eip
Ein
EFn
q(Vbi –VD)
EFp
反向(fǎn xiànɡ)偏压下理想PN结的能带图
第九页，共24页。
理想PN结半导体二极管电流(diànliú)方程
PN结符号(fúhào)
第十页，共24页。