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PN接面之形成與特性 南台科技大學電子工程系 副教授 鄭建民 TOPICS 電流---帶電載子之移動 外質半導體---P-type與N-type 空乏區之形成 電流---帶電載子之移動 外質半導體---P-type與N-type P-type半導體是由本質半導體摻雜三價或二價的雜質而成，每摻雜一個三價或二價的雜質原子，就會貢獻出一個或二個自由的電洞。而N-type半導體是由本質半導體摻雜五價或六價的雜質而成，每摻雜一個五價或六價的雜質原子，就會貢獻出一個或二個自由的電子(假設完全游離)。 P-type半導體中有很多的自由電洞及很少的自由電子；但是N-type半導體中有很多的自由電子及很少的自由電洞。 三價或二價的雜質原子貢獻出一個或二個自由的電洞後，自己會被游離成不可移動的負離子；而五價或六價的雜質原子貢獻出一個或二個自由的電子後，自己會被游離成不可移動的正離子。 外質半導體---P-type與N-type 空乏區之形成 空乏區之形成 空乏區之形成 空乏區之形成 * * 帶電載子(電子.電洞)的移動會形成電流。電洞帶正電，故形成之電洞電流方向和電洞流動方向相同。但是電子帶負電，故形成之電子電流方向和電子流動方向相反。 電洞在電場中會順著電場走，但是電子在電場中會逆著電場走，二者形成之電流都是順著電場的。 半導體中之電流可分成二種： 漂移電流---由於外加電場(電位) 電子漂移電流：Jn.drift=nqμnε 電洞漂移電流：Jp.drift=pqμpε 擴散電流---由於載子的濃度分佈不均 電子擴散電流：Jn.diff.=qDndn/dx 電洞擴散電流：Jp.diff.=-qDpdp/dx ：不可移動之正離子 ：不可移動之負離子 ：可移動之自由電子 ：可移動之自由電洞 P-type N-type STEP 1： STEP 2： STEP 3： 內建電場 - 內建電位 Vbi + P側中性區 N側中性區 空乏區 內建電場 載子的移動主要是擴散作用 內建電場建立後，中性區的多數載子會因為此電場的存在而無法再 擴散過去(P側中性區之電洞必須逆著內建電場走才可以擴散到N側 中性區) 內建電位就形成一個電位障，阻止中性區的多數載子再擴散 內建電位無法用電表量測 空乏區之寬度是由摻雜濃度及外加的偏壓(若是有)決定 外加的順偏偏壓愈大，空乏區愈窄 外加的反偏偏壓愈大，空乏區愈寬 *