微电子器件基础第六章习题解答

第六章 PN结,1、,解：查附录，得到室温下，Ge本征载流子浓度,接触电势差，,2、,解、,正向小注入下，P区接电源正极，N区接电源负极，势垒高度降低，P区空穴注入N区，N区电子注入P区。 注入电子在P区与势垒区交界处堆积，浓度高于P区平衡空穴浓度，形成流向中性P区的扩散流，扩散过程中不断与中性P区漂移过来的空穴复合，经过若干扩散长度后，全部复合。 注入空穴在N区与势垒区交界处堆积，浓度比N区平衡电子浓度高，形成浓度梯度，产生流向中性N区的空穴扩散流，扩散过程中不断与中性N区漂移过来的电子复合，经过若干扩散长度后，全部复合。,3、,解、,P 中性区,电子扩散区,势垒区,空穴扩散区,N 中性区,P,N,反向小注入下，P区接电源负极，N区接电源正极，势垒区电场强度增加，空间电荷增加，势垒区边界向中性区推进。 势垒区与N区交界处空穴被势垒区强电场驱向P区，漂移通过势垒区后，与P区中漂移过来的空穴复合。中性N区平衡空穴浓度与势垒区与N区交界处空穴浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取的空穴，对PN结反向电流有贡献。 同理，势垒区与P区交界处电子被势垒区强电场驱向N区，漂移通过势垒区后，与N区中漂移过来的电子复合。中性P区平衡电子浓度与势垒区与P区交界处电子浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取的电子，对PN结反向电流有贡献。 反向偏压较大时，势垒区与P区、N区交界处的少子浓度近似为零，少子浓度梯度不随外加偏压变化，反向电流饱和。,4、,证明、,（证毕）,5、,解、,硅突变PN结，,N区、P区多子浓度，,正向小注入下，忽略势垒区复合和表面复合，空穴电流密度等于势垒区与空穴扩散区交界处的空穴扩散电流密度，电子电流密度等于势垒区与电子扩散区交界处电子扩散电流密度，,饱和电流密度，,0.3V正向电压下的电流密度，,6、,硅突变PN结，,（-10V）下的势垒宽度，,（-0V）下的势垒宽度（平衡势垒宽度），,（0.3V）下的势垒宽度,（-10V、0V、0.3V）下的单位面积势垒电容由下式计算，,7、,解、硅二极管的反向饱和电流密度，,当温度从300K增加到400K时，,反向电流增加主要由指数项决定，作为近似，取 ，,8、,解、硅线性缓变PN结，,势垒区宽度，,9、,解、,平衡势垒高度，,平衡势垒宽度，,P,N,-,N,+,10、,解、,由泊松方程求上述电荷分布区域中的电场、电位，,（1）,若,（）,（）,1、,解、对n+-p结,势垒区宽度,当,当,12、,解、对p +- n 结,最大电场强度在结深 处 ，,13、,解、对p +- n 结,最大电场强度在结深 处，此处首先发生击穿,发生击穿时的击穿电压,室温下,电子隧道穿透几率,，,14、,解、,对硅半导体,，,对锗半导体,，,对砷化镓半导体,