芯片内部就是很多个pn结组成吗(芯片制造工艺第三集-PN结)
芯片制造工艺第三集-PN结(为什么二极管能单向导电?),下面我们就来说一说关于芯片内部就是很多个pn结组成吗?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!
![芯片内部就是很多个pn结组成吗(芯片制造工艺第三集-PN结)](http://img.studyofnet.com/upimg/649850445.jpg)
芯片内部就是很多个pn结组成吗
芯片制造工艺第三集-PN结(为什么二极管能单向导电?)
在半导体制造工艺的第二集,我们通过掺杂工艺向晶圆中注入了离子,还提到了P-N结。
这一集,解释什么叫P-N结 ,顺便把之前两集没有讲清楚的地方讲明白。
半导体材料按纯度可以分为两类,本征半导体和杂质(掺杂)半导体,本征半岛体不含杂质,导电性很差。杂质半导体的导电性能好。
纯度达到99.99999999。。。的硅晶圆可以被看作本征半导体,因此制作芯片的时候,我们要通过掺杂工艺注入离子,把它变为za杂质半导体,增强导电性。
依据注入的离子所带的外层电子的数量,杂质半导体分为N型和P型
注入的离子外层电子比硅多一个,这块半导体就是N型(砷,磷,锑)。
注入的离子外层电子比硅少一个,那么就是P型(硼)。
硅的外层电子有四个,我们第一集注入了磷,磷的外层电子有五个 ,其中四个和硅形成稳定的共价键,多出来的一个成为了自由电子。这是N型硅。
我们再往另外一边注入硼,硼的外层电子有3个,都和硅形成共价键,这里还空出 一个位置,我们称为空穴。这是P型硅。
P型硅和N型硅的交集区域我们称为PN结。
在半导体领域,能自由运动的带电粒子也就是空穴和电子都被称为“载流子”
那你就要问了,空穴不就是个失去电子的空地儿吗,怎么可以自由运动呢?
这只是一个人为的定义,我现在让电子运动起来,你看,是不是可以理解为空穴在反向运动?
所有载流子,电子和空穴,都有从高浓度向低浓度流动的倾向。所以N型硅中的电子,会向电子浓度低的的P型硅移动。P型硅中的空穴则会反向运动。
本来两侧都是电中性,由于载流子的移动,左边这个位置,得到额外的电子,带上负电。同样的道理,右边失去电子带上正电。
你看,在NP交界的位置,N型硅失去了自由电子,P型硅失去了空穴,它们都不再拥有可以自由运动的载流子,这个载流子被耗尽的区域我们称为耗尽区,也叫势垒区。
如果剩下的载流子们还要迁徙,就需要外部提供足够的能量让它们能够穿过这个耗尽区。
当半导体两端这样通上电时,自由电子与空穴复合,耗尽区越来越大,表现出半导体不导电.这种情况叫反向偏置。c
我们把电源倒转,势垒被打破,自由电子与空穴分离,形成电流,这叫正向偏置。
于是PN结就为这块半导体材料带来了单向导电性,这就是二极管单向导电的原理。
正向偏置打破电势垒的过程牵涉到“能带”与“能级“的概念,今后的视频会再解释。
有什么地方看不懂请提出来,如果无法提出问题,但就是看不明白,也请告诉我,我会反思和调整自己的表达方式,也会再次确认自己是否对这部分知识理解有误。谢谢你哦!
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