半导体物理 异质结特性及其应用
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Eg1<=h< =Eg2 ，入射光首先被宽禁带材料吸收，未能完全
吸收的部分光子还会被窄禁带材料吸收，G1和G2皆不为零， 光电流JL=J1+J2 +J3+J4。
h>Eg2时，由于吸收系数随着h的增大而增大，光的穿透深 度1/减小，吸收集中在宽禁带材料的表面，表面复合将使光生
载流子密度降低，尤其在宽禁带材料的厚度大于X2+Lp时，光 生电流将大幅度下降。
pn-Si1-xGex/Si异质结作为发射结的HBT。Si1-xGex固溶体的 禁带宽度随Ge组分x的提高而减小，且满足△EV>>△EC的要 求，故非常适合于作为基区材料与Si相配合制作HBT。
2、超注入现象 • 超注入现象是指在异质pn结中由宽禁带半导体注入到
窄禁带半导体中的少数载流子密度超过宽禁带半导体 中多数载流子密度的现象。
•热平衡时，电子势垒为： q(VD1+VD2)－EC=qVD－EC 空穴势垒为：q(VD1+VD2)＋EV =qVD＋EV
加正向偏压U 时，电子势垒变为 q(VD－U)－EC 空穴势垒变为 q(VD－U)＋EV
可见，空穴势垒远远高于电子势垒 按求解同质pn结电流方程的方法和过程，求得正偏压下电子 和空穴的扩散电流密度分别为
异质结的光谱响应主要集中在与Eg1和 Eg2相当的光子能量之 间的范围， “窗口效应”，窗口大小由两种材料的禁带宽度之 差决定。
异质结在太阳电池中的应用 GaInP /GaAs双结叠层电池 双结：
上结
GaInP PN结 /GaAs PN结 异质结：pp结 nn结 隧道结
下结
格栅电极
p –GaAs (0.5m)
§6.2异质结特性及其应用
高注入比特性 注入载流子的限制特性 广谱特性和窗口特性等
异质结的不同类型和电压偏置状态下能带结构的分析模型 扩散模型、热电子发射模型、复合模型、隧穿模型以及扩 散—发射、复合—隧穿等混合模型
负反向势垒和正反向势垒
以 宽禁带n区窄禁带p区为例
(a)负反向势垒（低势垒尖峰）结构：宽禁带n区势垒尖峰 的顶低于窄禁带p区导带的底； (b)正反向势垒（高势垒尖峰）结构 ：n区势垒尖峰的顶 高于p区导带的底。
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
qVD EC kT
[exp(
qU kT
)
1]
Jp
qDp2 p10 Lp2
exp
qVD Ev kT
[exp(qkUT
) 1]
Jn
qDn1n10 Ln1
[exp(
qU kT
) 1]
J
p
qDp2 p20 Lp2
[exp(qU kT
)
1]
总电流密度
J
Jn
J
p
( qDn1n10 Ln1
减反射膜 n -AlInP窗口 (0.02m) n -GaInP发射区 (0.1m) p –GaInP吸收区 (0.5m) p –AlGaInP背表面电场区(0.5m) p+-GaAs缓冲层 (0.01m) 图6-1n3+-IGIIa-AVs族缓叠冲层层电(0池.0结1构m) n -GaInP窗口 (0.1m) n –GaAs发射区 (0.1m)
二、异质pn结的注入特性
• 1、高注入比
由
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
q(VD
EC kT
)
[exp(
qU kT
)
1]
Jp
qDp2 p10 Lp2
exp
q(VD EV kT
) [exp(qkUT
) 1]
知异质pn结正偏压下电子电流与空穴电流之比为
Jn Jp
Dn1n20 Lp 2 Dp2 p10Ln1
异质pn结的反向饱和电流由禁带宽度不同的两种材料 的少数载流子密度决定
若两侧材料的多子密度n20和p10在同一数量级，则
Jn
exp( EC kT
)
J
p
exp( EV kT
)
窄禁带p型半导体和宽禁带n型半导体形成的异质结，其△EC 和△Ev都是正值，其值一般较室温kT大得多，故Jn>>Jp。表 明通过异质结的电流主要是电子电流，空穴电流的比例很小。 异质结的正向电流密度可近似表示为
应用：异质结激光器
• 由于构成异质结的两种半导体在禁带宽度、介电常数、折 射率、吸收系数等物理参数上有所不同，异质结表现出许 多不同于同质结的性质。利用异质结制作的激光器、发光 二极管、光电探测器和应变传感器等，比用同质结制作的 同类元件在性能上优越得多。
• 就半导体激光器而言，异质结的应用优势在于可以利用宽 禁带材料禁锢注入载流子，借以提高注入效率和增益，同 时也发挥其窗口作用减少激光损耗。此外，异质结材料折 射率的差异也常可利用来增强光的反射，实现对辐射线的 禁锢，使阈值电流降低。
p –GaAs吸收区 (3.5m)
p-GaInP背表面电场区(0.07m)
p-Ge或GaAs衬底
背电极
什么是隧道效应？
隧道效应产生要素： 薄势垒 如何实现？ 结两边皆设计为重掺杂 why？
p –GaAs吸收区 (3.5m)
p-GaInP背表面电场区(0.07m)
p-Ge或GaAs衬底
背电极
双异质结叠层电池
基本原理
V1
V2
V=V1+V2
上结
两个电池直接叠串行吗？
V=V1+V2-V3
隧道结
V1 V3
V2 下结
设计一个隧道结
格栅电极
p –GaAs (0.5m)
减反射膜 n -AlInP窗口 (0.02m) n -GaInP发射区 (0.1m) p –GaInP吸收区 (0.5m) p –AlGaInP背表面电场区(0.5m) p+-GaAs缓冲层 (0.01m) 图6-1n3+-IGIIa-AVs族缓叠冲层层电(0池.0结1构m) n -GaInP窗口 (0.1m) n –GaAs发射区 (0.1m)
2m1
1/
2
exp
q(VD2 kT
U1)
于是，总电子电流密度为
J
wk.baidu.com
J2
J1
qn20
k0T
2 m*
1
2
exp
qVD2 k0T
exp
qV2 k0T
exp
qV1 k0T
即正向电流主要由从n区注入p区的电子流形成，
J exp(qU2 ) exp(qU )
kT
kT
这说明发射模型同样得出正向电流随电压指数增加的结论。 注意：上式不能用于反向偏置情况。因为反向偏置时电子 流从p区注人n区，反向电流的大小由p区少数载流子浓度 决定，在较大的反向电压下电流应该是饱和的。
J2
qn20
kT
2m2
exp
q(VD2 kT
U
2
)
从p区注人n区的电子流密度为
J1
qn10
kT
2m1
1/ 2
exp
EC
q(VD1 kT
U1 )
U1和U2分别为所加电压U在p区和n区的降落，即U＝U1+U2
（以上两式利用
n10
n20
exp(
qVD EC kT
)
的关系）
J1
qn20
kT
区导带底较n区导带底更低，距EFn更近，故p区导带的电子浓度 高于n区。以n1和n2分别表示p区和n区的电子浓度，EC1和E C2分 别表示p区和n区导带底的能值，根据玻尔兹曼统计可得
n1
Nc1
exp
Ec1 k0T
EFn
n2
Nc2
exp
Ec2 k0T
EFn
n1 exp EC 2 EC1
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
q(VD
EC kT
)
exp(
qU kT
)
即正向电流密度随电压指数增大。
2、正反向势垒（高势垒尖峰）热电子发射模型
(a) 零偏压
(b) 正偏压
从n区内部扩散至势垒跟前的电子当中，能量高于势垒尖峰 者通过热电子发射越过势垒进入p区
由n区注入p区的电子电流密度为
1/ 2
qDp2 p20 Lp2
)[exp(qU kT
) 1]
qU J S [exp( kT
) 1]
同质pn结的肖克莱方程
J
( qDp pn0 Lp
qDnnp0 Ln
)[exp(qU kT
) 1]
qU JS [exp( kT
)
1]
同质pn结中反向饱和电流由少数载流子密度决定，在 两区掺杂浓度差别不大时，二者接近相等；
Jn和Jp分别表示由发射区注入基区的电子电流密度和由基
区注入发射区的空穴电流密度，当 接近于1时，才能获得
高的电流放大倍数。 对于同质结双极晶体管，为了提高电子发射效率，发射区 的掺杂浓度应较基区掺杂浓度高几个数量级，这就限制了 基区的掺杂浓度，增大了基区电阻。为了减小基极电阻， 只能增加基区厚度，这又影响了器件的频率特性。
JL J1 J2 J3 J 4 q[G1(Ln X1) G2 (Lp X 2 )]
材料对入射光的吸收 系数，而吸收系数是 光波长的函数，即便
J L qG[Ln Lp X D ]
是同一波长的光，异 质结两侧的光生载流
子产生率也不相同
h < Eg1，G1和G2皆为零，光电流为零。
Eg1<=h< Eg2，G2为零G1不为零，光电流JL=J1+J2。
采用宽禁带n型半导体与窄禁带p型半导体形成的异质结 作为发射结，则可获得高的注入比和发射效率。以前述p型 GaAs与n型Al0.3Ga0.7As组成的异质发射结为例，当其p型基 区的掺杂浓度为2×1019cm-3时，注入比仍达105左右，可算出 注入效率γ≈0.99，这可使基区大大减薄，从而大大提高晶体 管的频率特性。使用这种结构制作的双极晶体管称为异质结 双极晶体管（HBT），在微波和毫米波领域得到广泛应用。
EC
EC1
EC2
；
EFn
qU
EFp
正偏压下n区导带底相对p区导带底随所加电压的增加而上 升，当电压足够大时，结势垒可被拉平。由于导带阶的存在，n 区导带底就会高于p区导带底。因为p区电子为少数载流子，其 准费米能级随电子浓度的上升很快，在正向大电流稳态时，结
两边电子的准费米能级EFn可达到一致。在这种情况下，由于p
n2
kT
因为E C2＞E C1，故n1＞n2。因kT的常温值很小， EC2 －EC1 很容易比kT大若干倍，事实上只要大一倍，即可使n1比n2大 近一个数量级。
超注入现象是异质结特有的另一重要特性，在半导体异质结 激光器中得到广泛出用。应用这一效应，可使窄带区的注入 少数载流子浓度达到1×1018cm-3以上，从而实现异质结激光 器所要求的粒子数反转条件。
exp
E kT
ND2 exp( E )
N A1
kT
因为exp(△E/kT)可远大于1，故即使ND2＜NA1， 仍可得到很大的注入比。
以宽禁带n型Al0.3Ga0.7As和窄禁带p型GaAs组成的pn结为例，设 p区掺杂浓度为2×1019cm-3，n区掺杂浓度为5×1017cm-3，求其 室温下的注入比 解：AlxGa1-xAs固溶体室温禁带宽度与组分比x的关系为 1.424+1.247x。由此知Al0.3Ga0.7As的禁带宽度为1.798eV， GaAs的禁带宽度为1.424eV，该异质结的E=0.374eV
“反向”是指电子从p型侧流向n型侧 上图为热平衡状态，偏置状态下，反向势垒的正负有 可能发生变化
一、异质结的电流电压特性 1、负反向势垒（低势垒尖峰） 扩散电流模型
• 在正偏压下载流子 主要通过扩散运动 的方式越过势垒。 所不同的是，结两 侧多数载流子面临 的势垒高度不同。
(a) 零偏压
(b) 正偏压
由于AlxGa1-xAs/GaAs异质结有较好的晶格匹配，且研究 最早，故早期的HBT用n型AlxGa1-xAs和p型GaAs作为异质发 射结，但后来随着异质结新材料的发展，现已开发出多种性 能优良的HBT。
宽禁带n型Ga0.5In0.5P与p型GaAs构成的异质结作为发射 结在GaAs衬底上制作的HBT。Ga0.5In0.5P与GaAs也是晶 格匹配的，二者的价带阶△EV为0.30eV，导带阶△EC为 0.03eV，△EV越大，正偏压下空穴从p区进入n区所面临 的势垒越高，空穴电流Jp越小，将更有利于提高注入比。 采用这种材料和结构的HBT，在基区厚度为80nm，掺杂 浓度为6×1019cm-3的典型条件下，截止频率可达 100GHz。
Jn Jp
ND2 N A1
exp(E ) kT
4 2
1017 1019
exp(0.374) 0.026
105
这表明即使宽禁带n区掺杂浓度较p区低近两个数最级，……, 异质pn结的这一高注入特性是区别于同质pn结主要特点之一， 有重要的实用价值。
应用：改善异质结双极晶体管（BJT）性能 在npn双极晶体管中，发射结的发射效率定义为
GaAs/AlGaAs单异质结激光器
限制层 有源层 注入层
GaAs/AlGaAs双异质结激光器
三、光伏特性
h1 h2 h3 h2 h1
Ln
xp
xn
Lp
(a) 光生载流子的分离和运动
图4-18 光照下的pn结
qVD－qVP qVP
(b) 能带图
pn异质结对阳光有更广的光谱响应。 产生率的大小决定于
吸收的部分光子还会被窄禁带材料吸收，G1和G2皆不为零， 光电流JL=J1+J2 +J3+J4。
h>Eg2时，由于吸收系数随着h的增大而增大，光的穿透深 度1/减小，吸收集中在宽禁带材料的表面，表面复合将使光生
载流子密度降低，尤其在宽禁带材料的厚度大于X2+Lp时，光 生电流将大幅度下降。
pn-Si1-xGex/Si异质结作为发射结的HBT。Si1-xGex固溶体的 禁带宽度随Ge组分x的提高而减小，且满足△EV>>△EC的要 求，故非常适合于作为基区材料与Si相配合制作HBT。
2、超注入现象 • 超注入现象是指在异质pn结中由宽禁带半导体注入到
窄禁带半导体中的少数载流子密度超过宽禁带半导体 中多数载流子密度的现象。
•热平衡时，电子势垒为： q(VD1+VD2)－EC=qVD－EC 空穴势垒为：q(VD1+VD2)＋EV =qVD＋EV
加正向偏压U 时，电子势垒变为 q(VD－U)－EC 空穴势垒变为 q(VD－U)＋EV
可见，空穴势垒远远高于电子势垒 按求解同质pn结电流方程的方法和过程，求得正偏压下电子 和空穴的扩散电流密度分别为
异质结的光谱响应主要集中在与Eg1和 Eg2相当的光子能量之 间的范围， “窗口效应”，窗口大小由两种材料的禁带宽度之 差决定。
异质结在太阳电池中的应用 GaInP /GaAs双结叠层电池 双结：
上结
GaInP PN结 /GaAs PN结 异质结：pp结 nn结 隧道结
下结
格栅电极
p –GaAs (0.5m)
§6.2异质结特性及其应用
高注入比特性 注入载流子的限制特性 广谱特性和窗口特性等
异质结的不同类型和电压偏置状态下能带结构的分析模型 扩散模型、热电子发射模型、复合模型、隧穿模型以及扩 散—发射、复合—隧穿等混合模型
负反向势垒和正反向势垒
以 宽禁带n区窄禁带p区为例
(a)负反向势垒（低势垒尖峰）结构：宽禁带n区势垒尖峰 的顶低于窄禁带p区导带的底； (b)正反向势垒（高势垒尖峰）结构 ：n区势垒尖峰的顶 高于p区导带的底。
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
qVD EC kT
[exp(
qU kT
)
1]
Jp
qDp2 p10 Lp2
exp
qVD Ev kT
[exp(qkUT
) 1]
Jn
qDn1n10 Ln1
[exp(
qU kT
) 1]
J
p
qDp2 p20 Lp2
[exp(qU kT
)
1]
总电流密度
J
Jn
J
p
( qDn1n10 Ln1
减反射膜 n -AlInP窗口 (0.02m) n -GaInP发射区 (0.1m) p –GaInP吸收区 (0.5m) p –AlGaInP背表面电场区(0.5m) p+-GaAs缓冲层 (0.01m) 图6-1n3+-IGIIa-AVs族缓叠冲层层电(0池.0结1构m) n -GaInP窗口 (0.1m) n –GaAs发射区 (0.1m)
二、异质pn结的注入特性
• 1、高注入比
由
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
q(VD
EC kT
)
[exp(
qU kT
)
1]
Jp
qDp2 p10 Lp2
exp
q(VD EV kT
) [exp(qkUT
) 1]
知异质pn结正偏压下电子电流与空穴电流之比为
Jn Jp
Dn1n20 Lp 2 Dp2 p10Ln1
异质pn结的反向饱和电流由禁带宽度不同的两种材料 的少数载流子密度决定
若两侧材料的多子密度n20和p10在同一数量级，则
Jn
exp( EC kT
)
J
p
exp( EV kT
)
窄禁带p型半导体和宽禁带n型半导体形成的异质结，其△EC 和△Ev都是正值，其值一般较室温kT大得多，故Jn>>Jp。表 明通过异质结的电流主要是电子电流，空穴电流的比例很小。 异质结的正向电流密度可近似表示为
应用：异质结激光器
• 由于构成异质结的两种半导体在禁带宽度、介电常数、折 射率、吸收系数等物理参数上有所不同，异质结表现出许 多不同于同质结的性质。利用异质结制作的激光器、发光 二极管、光电探测器和应变传感器等，比用同质结制作的 同类元件在性能上优越得多。
• 就半导体激光器而言，异质结的应用优势在于可以利用宽 禁带材料禁锢注入载流子，借以提高注入效率和增益，同 时也发挥其窗口作用减少激光损耗。此外，异质结材料折 射率的差异也常可利用来增强光的反射，实现对辐射线的 禁锢，使阈值电流降低。
p –GaAs吸收区 (3.5m)
p-GaInP背表面电场区(0.07m)
p-Ge或GaAs衬底
背电极
什么是隧道效应？
隧道效应产生要素： 薄势垒 如何实现？ 结两边皆设计为重掺杂 why？
p –GaAs吸收区 (3.5m)
p-GaInP背表面电场区(0.07m)
p-Ge或GaAs衬底
背电极
双异质结叠层电池
基本原理
V1
V2
V=V1+V2
上结
两个电池直接叠串行吗？
V=V1+V2-V3
隧道结
V1 V3
V2 下结
设计一个隧道结
格栅电极
p –GaAs (0.5m)
减反射膜 n -AlInP窗口 (0.02m) n -GaInP发射区 (0.1m) p –GaInP吸收区 (0.5m) p –AlGaInP背表面电场区(0.5m) p+-GaAs缓冲层 (0.01m) 图6-1n3+-IGIIa-AVs族缓叠冲层层电(0池.0结1构m) n -GaInP窗口 (0.1m) n –GaAs发射区 (0.1m)
2m1
1/
2
exp
q(VD2 kT
U1)
于是，总电子电流密度为
J
wk.baidu.com
J2
J1
qn20
k0T
2 m*
1
2
exp
qVD2 k0T
exp
qV2 k0T
exp
qV1 k0T
即正向电流主要由从n区注入p区的电子流形成，
J exp(qU2 ) exp(qU )
kT
kT
这说明发射模型同样得出正向电流随电压指数增加的结论。 注意：上式不能用于反向偏置情况。因为反向偏置时电子 流从p区注人n区，反向电流的大小由p区少数载流子浓度 决定，在较大的反向电压下电流应该是饱和的。
J2
qn20
kT
2m2
exp
q(VD2 kT
U
2
)
从p区注人n区的电子流密度为
J1
qn10
kT
2m1
1/ 2
exp
EC
q(VD1 kT
U1 )
U1和U2分别为所加电压U在p区和n区的降落，即U＝U1+U2
（以上两式利用
n10
n20
exp(
qVD EC kT
)
的关系）
J1
qn20
kT
区导带底较n区导带底更低，距EFn更近，故p区导带的电子浓度 高于n区。以n1和n2分别表示p区和n区的电子浓度，EC1和E C2分 别表示p区和n区导带底的能值，根据玻尔兹曼统计可得
n1
Nc1
exp
Ec1 k0T
EFn
n2
Nc2
exp
Ec2 k0T
EFn
n1 exp EC 2 EC1
Jn
qDn1n20 Ln1
exp
q(VD
EC kT
)
exp(
qU kT
)
即正向电流密度随电压指数增大。
2、正反向势垒（高势垒尖峰）热电子发射模型
(a) 零偏压
(b) 正偏压
从n区内部扩散至势垒跟前的电子当中，能量高于势垒尖峰 者通过热电子发射越过势垒进入p区
由n区注入p区的电子电流密度为
1/ 2
qDp2 p20 Lp2
)[exp(qU kT
) 1]
qU J S [exp( kT
) 1]
同质pn结的肖克莱方程
J
( qDp pn0 Lp
qDnnp0 Ln
)[exp(qU kT
) 1]
qU JS [exp( kT
)
1]
同质pn结中反向饱和电流由少数载流子密度决定，在 两区掺杂浓度差别不大时，二者接近相等；
Jn和Jp分别表示由发射区注入基区的电子电流密度和由基
区注入发射区的空穴电流密度，当 接近于1时，才能获得
高的电流放大倍数。 对于同质结双极晶体管，为了提高电子发射效率，发射区 的掺杂浓度应较基区掺杂浓度高几个数量级，这就限制了 基区的掺杂浓度，增大了基区电阻。为了减小基极电阻， 只能增加基区厚度，这又影响了器件的频率特性。
JL J1 J2 J3 J 4 q[G1(Ln X1) G2 (Lp X 2 )]
材料对入射光的吸收 系数，而吸收系数是 光波长的函数，即便
J L qG[Ln Lp X D ]
是同一波长的光，异 质结两侧的光生载流
子产生率也不相同
h < Eg1，G1和G2皆为零，光电流为零。
Eg1<=h< Eg2，G2为零G1不为零，光电流JL=J1+J2。
采用宽禁带n型半导体与窄禁带p型半导体形成的异质结 作为发射结，则可获得高的注入比和发射效率。以前述p型 GaAs与n型Al0.3Ga0.7As组成的异质发射结为例，当其p型基 区的掺杂浓度为2×1019cm-3时，注入比仍达105左右，可算出 注入效率γ≈0.99，这可使基区大大减薄，从而大大提高晶体 管的频率特性。使用这种结构制作的双极晶体管称为异质结 双极晶体管（HBT），在微波和毫米波领域得到广泛应用。
EC
EC1
EC2
；
EFn
qU
EFp
正偏压下n区导带底相对p区导带底随所加电压的增加而上 升，当电压足够大时，结势垒可被拉平。由于导带阶的存在，n 区导带底就会高于p区导带底。因为p区电子为少数载流子，其 准费米能级随电子浓度的上升很快，在正向大电流稳态时，结
两边电子的准费米能级EFn可达到一致。在这种情况下，由于p
n2
kT
因为E C2＞E C1，故n1＞n2。因kT的常温值很小， EC2 －EC1 很容易比kT大若干倍，事实上只要大一倍，即可使n1比n2大 近一个数量级。
超注入现象是异质结特有的另一重要特性，在半导体异质结 激光器中得到广泛出用。应用这一效应，可使窄带区的注入 少数载流子浓度达到1×1018cm-3以上，从而实现异质结激光 器所要求的粒子数反转条件。
exp
E kT
ND2 exp( E )
N A1
kT
因为exp(△E/kT)可远大于1，故即使ND2＜NA1， 仍可得到很大的注入比。
以宽禁带n型Al0.3Ga0.7As和窄禁带p型GaAs组成的pn结为例，设 p区掺杂浓度为2×1019cm-3，n区掺杂浓度为5×1017cm-3，求其 室温下的注入比 解：AlxGa1-xAs固溶体室温禁带宽度与组分比x的关系为 1.424+1.247x。由此知Al0.3Ga0.7As的禁带宽度为1.798eV， GaAs的禁带宽度为1.424eV，该异质结的E=0.374eV
“反向”是指电子从p型侧流向n型侧 上图为热平衡状态，偏置状态下，反向势垒的正负有 可能发生变化
一、异质结的电流电压特性 1、负反向势垒（低势垒尖峰） 扩散电流模型
• 在正偏压下载流子 主要通过扩散运动 的方式越过势垒。 所不同的是，结两 侧多数载流子面临 的势垒高度不同。
(a) 零偏压
(b) 正偏压
由于AlxGa1-xAs/GaAs异质结有较好的晶格匹配，且研究 最早，故早期的HBT用n型AlxGa1-xAs和p型GaAs作为异质发 射结，但后来随着异质结新材料的发展，现已开发出多种性 能优良的HBT。
宽禁带n型Ga0.5In0.5P与p型GaAs构成的异质结作为发射 结在GaAs衬底上制作的HBT。Ga0.5In0.5P与GaAs也是晶 格匹配的，二者的价带阶△EV为0.30eV，导带阶△EC为 0.03eV，△EV越大，正偏压下空穴从p区进入n区所面临 的势垒越高，空穴电流Jp越小，将更有利于提高注入比。 采用这种材料和结构的HBT，在基区厚度为80nm，掺杂 浓度为6×1019cm-3的典型条件下，截止频率可达 100GHz。
Jn Jp
ND2 N A1
exp(E ) kT
4 2
1017 1019
exp(0.374) 0.026
105
这表明即使宽禁带n区掺杂浓度较p区低近两个数最级，……, 异质pn结的这一高注入特性是区别于同质pn结主要特点之一， 有重要的实用价值。
应用：改善异质结双极晶体管（BJT）性能 在npn双极晶体管中，发射结的发射效率定义为
GaAs/AlGaAs单异质结激光器
限制层 有源层 注入层
GaAs/AlGaAs双异质结激光器
三、光伏特性
h1 h2 h3 h2 h1
Ln
xp
xn
Lp
(a) 光生载流子的分离和运动
图4-18 光照下的pn结
qVD－qVP qVP
(b) 能带图
pn异质结对阳光有更广的光谱响应。 产生率的大小决定于