1
Chương 4
Chuyển tiếp PN
(PN Junction)
ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT
BMĐT
GVPT: Hồ Trung Mỹ
Môn học: Vật lý bán dẫn (EE1013)
2
Giới thiệu
•Trong chương này,chúng ta khảo sát vậtliệubán dẫn đơn tinh thể
chứa cả2miềnloại N và P mà tạothành chuyểntiếp p-n (p-n
junction). Phần lớn các chuyểntiếp p-n hiệnđạiđược làm bằng công
nghệplanar (đượcmô tả ở phần 4.1).
•Chuyểntiếp p-n đóng 1vai tròquan trọng trong cảcác ứng dụng điện
tửhiệnđạivàviệchiểu các dụng cụbán dẫnkhác. Nó được dùng rộng
rãi trong chỉnh lưu dòng điện, chuyển mạch (mạch xung) và các hoạt
động khác trong các mạch điện tử. Nó là khốixây dựng cơ bảncho
BJT và thyristor, cũng như cho MOSFET. Với các điềukiệnphân cực
đúng hoặckhi được ánh sáng chiếu vào, chuyểntiếp p-n cũng có chức
năng như dụng cụvi-ba (microwave)hoặc dụng cụquang điện tử.
•Chúng ta cũng xét dụng cụliên hệ,chuyểntiếp dịthể(heterojunction),
đây là chuyểntiếpđược tạo từ2 bán dẫnkhác nhau.Chuyểntiếp dị
thểlà khốixây dựng quan trọng cho BJT chuyểntiếp dịthể, FET được
pha tạpchất có điềuchế(MODFET=modulation doped field effect
transistors), dụng cụhiệuứng lượng tử, và dụng cụquang điện tử.
• Và ta cũng khảo sát các loạidiode bán dẫnkhác và các ứng dụng của
chúng.
3
Các chủ đề
Cụthểta sẽkhảo sát các chủ đề sau:
1.Sựtạo thành chuyển tiếp p-n.
2.Hoạt động của miền nghèo khi có phân cực điện áp.
3.Dòng điện trong chuyển tiếp p-n và ảnh hưởng của các quá
trình sinh và tái hợp.
4.Điện tích chứa trong chuyển tiếp p-n và ảnh hưởng của với
hoạt động quáđộ.
5.Sựnhân đánh thủng trong chuyển tiếp p-n và tác động của nó
lên điện áp ngược cực đại.
6.Đặc tuyến dòng-áp (I-V).
7.Các mô hình của diode bán dẫn.
8.Chuyển tiếp dịthểvà các đặc tính cơ bản của nó.
9.Các loại diode bán dẫn.
10.Các ứng dụng của diode bán dẫn
Nội dung
1. Các bước chếtạo cơ bản
2. Điều kiện cân bằng nhiệt
3. Miền nghèo
4. Điện dung miền nghèo
5. Đặc tuyến dòng-áp (I-V)
6. Các mô hình của diode bán dẫn
7. Điện tích chứa và quá trình quá độ
8. Đánh thủng chuyển tiếp
9. Chuyển tiếp dịthể(Heterojunction)
10. Các loại diode bán dẫn
11. Giới thiệu các ứng dụng của diode bán dẫn
4
5
4.1 Các bước chếtạo cơ bản
•Ngày nay người ta sửdụng nhiều công nghệplanar để chếtạo IC.
Các hình 1 và 2 cho thấy các bước chính của quátrình planar.
Các bước này (theo thứtự) gồm có oxy hóa (oxidation), quang
khắc (lithography), khuếch tán hoặc cấy ion (ion implantation), và
kim loại hóa (metallization).
(a) Phiến bán dẫn (wafer) Si loại N.
(b) Phiến bán dẫn Si được
oxy hóa khô hay ướt.
(c) Cho chất cản quang (resist) lên.
(d) Phơi sáng chất cản quang (Resist exposure)
qua mặt nạ(mask).
Hình 1