15-2PN结
第2章 PN结
T 300K
对于锗PN结，通常可取VD=0.3—0.4V
对于硅PN结，通常可取 VD=0.6—0.7V
23
2.1.2 PN结的形成过程
扩散法制造PN结过程
N P
N-Si P-Si
杂 质 浓 度
ND -NA
PN结两边的杂质浓度是非均匀的 常按照一定的函数规律而变化。
xj
x
在一块N型硅片上用化学方法涂敷一层含有Al2O3的乙醇 溶液，在红外线灯下干燥后，置于1250℃的扩散炉中进行高 温处理若干小时，然后缓慢降温。 24
35
2.1.3平衡PN结的载流子浓度分布
平衡PN结势垒区两侧载流子浓度 Eip Ein qVD nn 0 exp P区电子浓度 n p 0 nn 0 exp kT kT
qVD N区空穴浓度 pn 0 p p 0 exp kT
空间电荷不能移动，也不能传导电流。
10
一、空间电荷区的形成
2.1.1 平衡PN结能带图
内建电场E内： 空间电荷所产生的电场， 此电场不是由外部因素引起的，而是由PN结内部 载流子运动形成的，由N区指向P区。
PN结的内建电势(接触电势)VD 由内建电场所导致的N区和P区的电位差。
11
平衡PN结能带图
ND N A
杂 质 浓 度
2.1.2 PN结的形成过程
杂 质 浓 度
ND -NA
xj
x
0
x
xj
dN ( x) a j dx
x x j
ND N A a j x x j
x
26
缓变结
A．线性缓变结近似
02第二节 PN结解读
P
内建电场E
N
V
P
内建电场E
N
在忽略引线电阻，P区、N区体电阻时，即外加电压将全 部加在 PN结上，由于外加电压与内建电位差的极性相反，因 而阻挡层两端的电位差，由VB减小到(VB-V)。 结果： 阻挡层宽度减小，即 l < lo 两侧的离子电量减少，扩 散运动增强，打破了扩散和漂移的动态平衡，此时 ID > IT 这 样P区中多子空穴将源源不断的通过阻挡层扩散到N区， 成为N 区中的非平衡少子，建立如图所示的少子浓度分布图。
X
3、阻挡层宽度：
设、PN结的截面积为 S ，则阻挡层在 P区一边的负电荷量为： N区一边的正电荷量为：
Q qSxp N a
Q qSxn N d
它们的绝对值相等，因而有：
xn Na xp Nd
此式表明，阻挡层任一侧宽度与该侧掺杂浓度成反比。 或者说，阻挡层主要向低掺杂一侧扩展。
例如 P N 结，即P区的Na大于N区的Nd 故
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例如、硅ＰＮ结的IS 约为10-9…10-16A 即 锗ＰＮ结的IS 约为 即
1107 nA
106 108 A
二、动态平衡下的PN结：
1、PN结形成过程（阻挡层形成的物理过程）：
接触面 P型 N型
空间电荷区 P区
N区
内建电场E 设 ID 为P区流向 N区的扩散电流 IT 为N区流向P区的漂移电流
由于浓度差的影响，载流子将产生扩散运动。随着多子 扩散运动的进行，紧靠在接触面两侧留下被电的离子电荷量 增多，空间电荷 区 增宽，其间的内建电场E相应增大。 结果：是多子扩散减弱，同时少子漂移增强，直到扩散 和漂移运动达到动态平衡。
式中
第2章_PN结
kT dn 由爱因斯坦关系 可得 Edx q n
kT 上式在整个势垒区积分 Edx xp q
xn
E
dV dx
n xn kT kT nn 0 V xn V x p ln ln q np0 n xp q
V xn V x p VD N D nn 0 N A p p0
第2章 PN 结
1
第2章 PN 结
PN 结是构成各种半导体器件的基本单元。 PN结中的载流子既有漂移运动，又有扩散运动； 既有产生，又有复合，这些性质集中反映在半导体 的导电特性中。
P区 NA
N区 ND
2
第2章 PN 结
1、PN 结的形成
在同一块N型（或P型）半导体单晶上，用特定 的工艺方法把P型（或N型）杂质掺入其中，使这块 单晶相连的二个不同区域分别具有N型区和P型区的 导电类型，在二者交界面以及交界面两侧的过渡区 即称为PN结。
40
（4）玻尔兹曼边界条件
即在势垒区两端，载流子分布满足玻尔兹曼分布。
（5）忽略半导体表面对电流的影响。
（6）只考虑一维情况。
41
理想PN结的伏安特性
正向偏压V＞0时，P区边界-xp处的非平衡少子浓度
qV qVD qV n p x p n p 0 exp nn 0 exp kT kT P区边界 x x p 处的过剩载流子浓度
（1）小注入条件
满足下列条件的PN结）
即注入的非平衡少子浓度比平衡多子浓度小得多；
（2）耗尽层近似
即外加电压都降落在耗尽层（势垒区）上，耗尽层 以外的半导体是电中性的，因此注入的少子在 P区 和N区只作扩散运动；
PN结的形成及特性
15
第 3章 二极管及其基本电路
形成电位势垒
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ + + +++
P
电位V
N
势垒V0
电场的的方向是从髙电位往底电位走，就是从正离子往负 离子走，于是N区一边的电位高于P区一边，如图所示。 16
漂移运动
空间电荷区， 也称耗尽层。
P 型半导体
内电场E N 型半导体
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ + + +++
P
N
扩散运动 扩散的结果是使空 因为在PN结上只剩下了正负离子(正负电荷)，间也电可荷以区称逐作渐空加间宽电。荷区 .N
半导体第2章PN结总结
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 ）,W 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。
除金属一半导体接触器件外，所有结型器件都 由PN 结构成匚3. 按照杂质浓度分布，PN 结分为突变结和线性缓变结.内建电场PFN%空间电荷区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藹子和受主离子。
它们是荷电的、固沱不 动的，称为空间电荷。
空间电荷存在的区域称为空间电荷区。
线性缓变结杂质分布XP 区留下N 区留下N ；，形成空间电荷区。
空间电荷 区产生的电场称为内建电场，方向为由N 区指向P 区。
电场的 存在会引起漂移电流，方向为由N 区指向P 区。
扩散电流，P 区—N 区 漂移电流：P 区—N 区达到平衡时，净电流=0。
于是就形成一个稳定的有一定 宽度的空间电荷区。
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用内输运。
大注入内建电场：在空穴扩散区（这有利于提髙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7. 费米能级：平衡PN结有统一的费米能级。
空穴扩散：P 区 一 N 区 电子扩散：P 区—N 区扩散电流方向为：P 区一N 区■% 0 ------ 1 ----------•—Z 一 W — ++ ++++ +++$空间电蓟区 中性区!1 1' ;'内雄电场\ ・ 空穴扩飆 甌『扩R 漁II空穴漂移流 电子漂核ft“(gpa)g 自建电场方向i 结空司电荷区处別空穴扩融区內大主入自注电场的形呢（用1%表示九逮掺杂p 型轻掺杂p 裂 本征准费米能级：当pn 结加上外加电压V后，在扩散区和势垒区范I 羽内，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J -P~L轻掺杂N 型重摻杂N 型P n(a)在接触前分开的P 型和N 型硅的能带图耗尽层(E)正偏反偏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g% ,P区空穴进入N区也需要克服势垒g必。
pn结(2)
E Fn E Fp V np n e
2 V / k BT i
半导体器件物理
N型一侧
• 空穴分布连续性方程
p 2 pn pn pn 0 Dp 2 t x p
• 边界条件
x= Wn, pn =pn0; x=xn,
pn pn 0 exp(qV / kBT )
• 空穴扩散长度 Lp • 解(Wn -xn>>Lp)
半导体器件物理
pn结二极管(二)
理想pn结电流特性 实际电流曲线相对理想的偏离 二级管的温度特性
半导体器件物理
pn结二极管电流特性曲线
半导体器件物理
理想pn结电流特性
• 基本假设
– – – – 外加偏置电压全部降落在耗尽区 均匀掺杂突变结，载流子非简并 小注入电流 不考虑耗尽区载流子产生－复合
半导体器件物理
半导体器件物理
半导体器件物理
半导体器件物理
定性分析结果
半导体器件物理
准费米能级
• 载流子分布偏离平衡，存在 过剩载流子
– 假定电子在导带内平衡，空 穴在价带内平衡 – 电子和空穴各自平衡的时间 远小于产生－复合时间
n ni e
EFn Ei / kBT
• 电子、空穴的分布仍然满足 费米分布
np np0 np0 e
J n qDn
qV / kBT
1 e
x x p / Lp
d (n p n p 0 ) dx
xp
qDn n p 0 e qV / kBT 1 Ln
半导体器件物理
总电流
• 理想二极管方程（Shockley方程）
J J n J p J s eqV / kBT 1 Js qDp Lp qDn pn 0 np0 Ln qD p ni2 qDn ni2 Lp N D Ln N A
第2章 PN结
2.1.2 PN结的形成过程
工艺方法 合金法 扩散法 生长法 离子注入法
19
合金法制造PN结过程 2.1.2 PN结的形成过程
熔融
Al N-Si
P-Si
突变结
P区与N区的交界面处的杂质浓度分布是突变的， 此法称为合金结，又称突变结。
在一块N型硅片上放置一铝箔，铝箔上加一石墨压块，
并置于600℃以上的烧结炉中恒温处理5分钟，然后缓慢降温
6
2.1.1 平衡PN结能带图
空间电荷区的形成 平衡PN结能带图 扩散电势差VD
平衡PN结：指半导体在零偏压条件下的PN结。
PN 结内温度均匀、稳定，不存在外加 电压、光照、磁场、辐射等外作用平衡 状态。
7
2.1.1 平衡PN结能带图
◎ 空间电荷区的形成
N型区与P型区有何差别 ？ N型区与P型区交界面处载流子如何运动 ？
2.1.1 平衡PN结能带图
VD : 接触电势差 （内建电势）
空间电荷区又称 势垒区 耗尽层
电位 电子的电势能 能带
空间电荷区
P
N
xp 内建电场 xn
VD
qVD
qEEVCFDN
EECi
EFP
EF
EEVi
EV
12
◎ 空间电荷区的形成
平衡多子： P区：ppo NA ni N区：nno ND ni
• 空间电荷 • 空间电荷区 • 内建电场
8
◎平衡PN结能带图
2.1.1 平衡PN结能带图
平衡PN结有统一的费密能级EF
9
空间电荷区的形成
2.1.1 平衡PN结能带图
空间电荷：带正电的电离施主和带负电荷的电离 受主都是固定在晶格点上不可移动， 称之为空间电荷。
第二章PN结（ＰＤＦ）
二、 PN结加工方式与杂质分布 1. 突变结
P区
N区
z 单边突变结 P＋N结 N＋P结
杂
质 浓
NA
度
ND
xj
x
5
2.1平衡PN结
2.1.1、PN结结构与杂质分布
二、 PN结加工方式与杂质分布
N
P
扩散法制造PN结过程
杂
质 浓
ND -NA
度
N-Si
P-Si
xj
x
缓变结 6
2.1平衡PN结 2.1.1、PN结结构与杂质分布
23
2.2 理想PN结的伏安特性 2.2.3 理想PN结的伏安特性
一、理想PN结模型 A. 小注入。即注入的非平衡少数载流子浓度远低 于平衡多子浓度（即掺杂浓度）。 B. 外加电压全部降落在势垒区。势垒区以外为电 中性区。 C. 忽略势垒区载流子的产生-复合作用。通过势垒 区的电流密度不变。 D. 忽略半导体表面对电流的影响。 E. 只考虑一维情况。
nP0
( ) ( ) ΔnP xP = nP0 eqV / KT −1 ( ) ( ) ΔpN xN = pN 0 eqV / KT −1
xP xN
P区 nP(xP)
N区 空 间 电 荷 区
pN(xN)
xP xN
27
2.2 理想PN结的伏安特性
2.2.3 理想PN结的伏安特性
二、V-I 特性方程 1、载流子浓度分布
二、V-I 特性方程
2、非平衡PN结V-I特性———肖克莱方程
PN结N区边界处少子扩散电流密度
由：j p
=
q
⋅
Δp
(0)
⎛ ⎜⎜⎝
Dp Lp
⎞ ⎟⎟⎠
1.2.2PN结的特性
PN 结外加正向电压时内外电场方向相反外电场削弱内电场PN 结变窄多子的扩散运动占优势PN 结表现为导通状态。
正向电流的方向是从P 区流向N 区。
表现为正向电阻小。
1.2.2 PN 结的特性1、PN 结的单向导电性P 区N 区内电场空间电荷区外电场IERPN 结正偏：P 区接电源的正极，N 区接电源的负极。
P 区N 区内电场空间电荷区外电场IERPN结外加反向电压时内外电场方向一致外电场加强内电场PN 结变宽少子的漂移运动占优势反向电流很小，PN 结为截止状态。
反向电阻很大。
1、PN 结的单向导电性1.2.2 PN 结的特性P 区N 区内电场空间电荷区外电场RE I PN 结反偏：P 区接电源的负极，N 区接电源的正极。
P 区N 区内电场空间电荷区外电场R EI2、PN 结的伏安特性T =26mV kT U q =TS (e1)UU I I =-（1）①③②④①U ＜U th ，称为死区②U ＞U th ，称为正向导通区③区域称为反向截止区④区域称为反向击穿区温度的电压当量：23191.3810J/K =300K 1.610C k T q --⎧=⨯⎪⎨⎪=⨯⎩TS eUU I I ≈S-I I ≈3、PN 结的击穿特性①雪崩击穿②齐纳击穿掺杂浓度大，空间电荷区承受的反向电压大。
掺杂浓度小，少数载流子在空间电荷区漂移距离长。
P 区N 区内电场空间电荷区外电场REIP 区N 区内电场空间电荷区外电场REI(1) 势垒电容C B4、PN 结的电容效应势垒电容是描述在PN 结反偏时，空间电荷区的宽度随外加反向电压改变所产生的电容效应。
1.2.2 PN 结的特性(2) 扩散电容C D扩散电容是描述PN 结正偏时，两侧积累的非平衡载流子数量随外加正向电压改变所产生的电容效应。
PN 结的电容效应是影响半导体器件最高工作频率的根本原因。
电子浓度分布空穴浓度分布5、PN 结的温度特性1.PN 结的单向导电性2.PN 结的伏安特性3.PN 结的击穿特性4.PN 结的电容效应①PN 结具有热敏特性和光敏特性，因此它对环境温度的变化很敏感，表现为其伏安特性曲线将发生变化。
半导体物理 第二章 PN结 图文
国家级精品课程——半导体器件物理与实验
第二章 PN结
引言
4-4 外延工艺：
外延是一种薄膜生长工艺，外延生长是在单晶衬底上沿晶体 原来晶向向外延伸生长一层薄膜单晶层。
外延工艺可以在一种单晶材料上生长另一种单晶材料薄膜。
外延工艺可以方便地形成不同导电类型，不同杂质浓度，杂 质分布陡峭的外延层。
外延技术：汽相外延(PVD，CVD）、液相外延（LPE）、分 子束外延（MBE）、热壁外延（HWE）、原子层外延技术。
硅平面工艺的主体
国家级精品课程——半导体器件物理与实验
第二章 PN结
引言
4-1 氧化工艺：
1957年，人们发现硅表面的二氧化硅层具有阻止杂质向硅内 扩散的作用。这一发现直接导致了氧化工艺的出现。 二氧化硅薄膜的作用： （1）对杂质扩散的掩蔽作用； （2）作为MOS器件的绝缘栅材料； （3）器件表面钝化作用； （4）集成电路中的隔离介质和绝缘介质； （5）集成电路中电容器元件的绝缘介质。 硅表面二氧化硅薄膜的生长方法： 热氧化和化学气相沉积方法。
N(x) （a）
Na
Nd xj
（b） -a(x - xj)
引言
扩 SiO2 散 结 N-Si
杂质扩散
P
N-Si
N-Si
由扩散法形成的P-N结，杂质浓度从P区到N区是
逐渐变化的，通常称之为缓变结，如图所示。设 P-N结位置在x=xj处，则结中的杂质分布可表示为： x
Na Nd (x xj), Na Nd (x xj)
Al
液体
Al
P
N-Si
N-Si
N-Si
把一小粒铝放在一块N型单晶硅片上， 加热到一定温度，形成铝硅的熔融体， 然后降低温度，熔融体开始凝固，在N 型硅片上形成含有高浓度铝的P型硅薄 层，它和N型硅衬底的交界面即为P-N 结（称之为铝硅合金结）。
半导体器件物理课件-pn结2
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 y 0 表示）。
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。
PN结
PN结
2.1热平衡PN结
4.空间电荷区内建电势差(N型一边和P型一边中性区之间的电位差）
方法一：（中性区电中性条件）
PN结
引言
3.采用硅平面工艺制备PN结的主要工艺过程
光刻胶
N Si
N+
SiO 2
N Si
N+
N+
(a)抛光处理后的型硅晶片
紫外光
(b)采用干法或湿法氧化 工艺的晶片氧化层制作
(c)光刻胶层匀胶及坚膜
掩模板
光刻胶
光刻胶 SiO2
SiO2
N Si N+
SiO 2
N Si
N
+
n Si
N+
2
x pN d
0 x xn
0
xn x Na N d
P侧Poisson方程：
d 2y qN a 2 dx k 0
xp x 0
- Na
a （ ）
x
b （ ）
空间电荷的电中性： Na xp Nd xn 空间电荷层宽度： W x p xn 对于单边突变结：
y
m
x
y0
c （ ）
Na Nd
xn x p
0
W xp xn xn
单边突变结电荷分布、电场分布、电势分布
PN结
2.1热平衡PN结
qN d d 2y 对N侧Poisson方程 做一次积分： 2 dx k 0 qN dy d ( x xn ) dx k 0 dy 0 x xn , 边界条件： dx x dy 应用 得： m 1 dx xn qN x m d n k 0
PN结的原理
PN结的原理1．ＰＮ结的形成（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。
Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。
这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。
图（1）浓度差使载流子发生扩散运动（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。
（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。
图（2）内电场形成（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散，二是P区和N区的少子一旦*近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。
（5）因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。
当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结处于动态平衡s。
2．ＰＮ结的单向导电性（1）外加正向电压（正偏）在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。
结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。
（2）外加反向电压（反偏）在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。
pn结正向导通内外电场方向一致
pn结正向导通内外电场方向一致
摘要：
1.pn结概述
2.pn结正向导通的内外电场
3.内外电场方向一致的原因
4.结论
正文：
1.pn结概述
pn结是一种由p型半导体和n型半导体组成的结构，具有特殊的电学性质。
当p型半导体与n型半导体结合时，形成一个具有正负电荷分布的区域，称为pn结。
在正向偏置时，即p型半导体接触正极，n型半导体接触负极时，pn结会发生导通现象。
2.pn结正向导通的内外电场
在pn结正向导通的过程中，内外电场的作用至关重要。
内电场是由p型半导体中的空穴和n型半导体中的自由电子在pn结附近产生电荷堆积所产生的。
外电场则是由正向电压产生的电场。
当内外电场方向一致时，空穴和自由电子将在内电场的作用下被推向pn结的两侧，形成导通状态。
3.内外电场方向一致的原因
在正向偏置时，p型半导体中的空穴会向n型半导体方向运动，而n型半导体中的自由电子会向p型半导体方向运动。
由于两种载流子的运动方向相反，因此内电场的方向与外电场的方向一致。
这种一致性使得载流子在内电场
和外电场的共同作用下更容易通过pn结，实现正向导通。
4.结论
pn结正向导通的内外电场方向一致是实现导通的关键因素。
pn结的结电容
pn结的结电容1. 什么是pn结pn结是一种半导体器件，由p型半导体和n型半导体通过扩散或合金形成的。
在p 型半导体中，电子浓度较低，空穴浓度较高；而在n型半导体中，电子浓度较高，空穴浓度较低。
当p型和n型半导体相接触时，形成了一个p-n结。
2. pn结的结电容原理pn结的两侧会形成一个空间电荷区（也称为耗尽层），这个区域没有可自由移动的载流子。
当对pn结施加正向偏置时，即将正极连接到p端、负极连接到n端，耗尽层会变窄。
这是因为正向偏置使得空穴从p端向n端移动，并与n端的电子复合，减小了耗尽层宽度。
在这种情况下，pn结就具有了一个等效的电容器特性。
这个电容器就是pn结的结电容。
3. 结电容的公式pn结的结电容可以通过以下公式计算：C = sqrt(2 * ε * ε0 * A / (q * Nd * (Vbi - V)))其中： - C 是 pn 结的等效结电容 - ε 是半导体的介电常数 - ε0 是真空的介电常数 - A 是 pn 结的交叉截面积 - q 是元电荷（1.6 x 10^-19 C） - Nd 是 n 型区域的杂质浓度 - Vbi 是内建电势（也称为势垒电压） - V 是施加在 pn 结上的偏置电压4. 结电容与偏置电压关系结电容与偏置电压之间存在着一定的关系。
当施加反向偏置时，pn结处于正向耗尽状态，结电容较大。
而当施加正向偏置时，pn结处于正向导通状态，结电容较小。
这是因为在正向耗尽状态下，耗尽层宽度较大，形成了一个较大的耗尽层容积。
而在正向导通状态下，耗尽层宽度减小，耗尽层容积也相应减小。
5. 结电容在实际应用中的作用结电容在半导体器件中起着重要作用。
以下是一些例子：5.1 反向恢复时间当一个二极管或晶体管由导通状态切换到截止状态时，需要一定时间来恢复到正常工作状态。
这个时间被称为反向恢复时间。
结电容是影响反向恢复时间的重要因素之一。
较大的结电容会导致较长的反向恢复时间。
5.2 高频特性结电容也会影响器件的高频特性。
pn结正向电阻
pn结正向电阻
（原创实用版）
目录
1.PN 结的定义和结构
2.PN 结的正向电阻
3.PN 结的反向电阻
4.PN 结的应用
正文
1.PN 结的定义和结构
PN 结是半导体材料中由 P 型半导体和 N 型半导体相互接触而形成的结构。
P 型半导体中含有较多的空穴（电子空位），N 型半导体中含有较多的自由电子。
当 P 型半导体与 N 型半导体接触时，空穴和自由电子会发生复合，形成一个电中性的区域，这就是 PN 结。
PN 结具有单向导电性，即只有在正向电压作用下才能导通，而在反向电压作用下呈现高阻态。
2.PN 结的正向电阻
PN 结的正向电阻是指在正向电压作用下，PN 结呈现出的电阻值。
正向电阻值与半导体材料的性质、掺杂浓度、温度等因素有关。
通常情况下，PN 结的正向电阻值较小，导电性能良好。
3.PN 结的反向电阻
PN 结的反向电阻是指在反向电压作用下，PN 结呈现出的电阻值。
反向电阻值与正向电阻值相比，要大得多。
当反向电压达到一定值时，PN 结会被击穿，导电性能急剧降低。
4.PN 结的应用
PN 结作为半导体器件的基本结构，被广泛应用于各种电子设备中。
常见的应用有二极管、晶体管、光电二极管等。
这些器件在电子学、光电子学等领域具有重要的意义。
综上所述，PN 结的正向电阻是指在正向电压作用下 PN 结呈现出的电阻值，与半导体材料的性质、掺杂浓度、温度等因素有关。
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§ 15-2. PN结 结
不论是P型半导体还是N型半导体，都只能看做是 一般的导电材料，不具有半导体器件的任何特点。 半导体器件的核心是PN结，是采取一定的工艺措 施在一块半导体晶片的两侧分别制成P型半导体和 N型半导体，在两种半导体的交界面上形成PN结。 各种各样的半导体器件都是以PN结为核心而制成 的，正确认识PN结是了解和运用各种半导体器件 的关键所在。
空ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电荷区
N区
半导体二极管和三极管
二、 PN结的单向导电性 结
PN结未加电压时，载流子的扩散和漂移运动处于 动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定。 下面讨论加有外部电压时的PN结特性。 1. 加 正向电压 将外电源的正端接P区、 P 负端接N区。 外电场与内电场方向相 反，空间电荷区变窄。 漂移运动变弱，扩散运 动增强，多子形成正向 电流。
半导体二极管和三极管
一、PN结的形成 结的形成
一块晶片的两边分 别为P型半导体和
P
N
N型半导体。
多数载流子将扩散 扩散 形成耗尽层； 耗尽层； 耗尽层 耗尽了载流子的交 界处留下不可移动 的离子形成空间电 空间电 荷区； 荷区；（内电场） 内电场阻碍了多子 内电场 的继续扩散。
P区
空间电荷区
N区
半导体二极管和三极管
内电场方向
PN结具有单向导电性， 结具有单向导电性 单向导电性，
即正向导通、反向截止。 正向导通、反向截止。
I~0 外电场方向 +
半导体二极管和三极管
御花园小区32号楼 ，宁山路，嫩江街， 路车路东 御花园小区 号楼272，宁山路，嫩江街，231路车路东 号楼
P
N
P 变窄 N
内电场方向
I
外电场方向
+
半导体二极管和三极管
2. 加 反向电压 将外电源的正端接N区、负端接P 区。 外电场与内电场方向相同，空间电荷区变宽。扩 散运动变弱，漂移运动增强，参与漂移运动的载 流子是少子，反向电流极小。 P 变宽 N 少子是由热激发产生的， 即温度愈高少子的数量 愈多，故温度对反向电 流的影响很大。
载流子的运动有两种形式： 浓度梯度引起的载流子从高浓度区 扩散 由于载流子浓度梯度 浓度梯度 向低浓度区的运动。 电场作用沿电场力方向的运动。 漂移 载流子受电场作用 电场作用 耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动 态平衡，这样的耗尽层就是PN结。 结
P区
PN结内电场的方 内电场的 内电场 向由N区指向P区。