芯片内部就是很多個pn結組成嗎?芯片制造工藝第三集-PN結(為什麼二極管能單向導電?),下面我們就來說一說關于芯片内部就是很多個pn結組成嗎?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!
芯片制造工藝第三集-PN結(為什麼二極管能單向導電?)
在半導體制造工藝的第二集,我們通過摻雜工藝向晶圓中注入了離子,還提到了P-N結。
這一集,解釋什麼叫P-N結 ,順便把之前兩集沒有講清楚的地方講明白。
半導體材料按純度可以分為兩類,本征半導體和雜質(摻雜)半導體,本征半島體不含雜質,導電性很差。雜質半導體的導電性能好。
純度達到99.99999999。。。的矽晶圓可以被看作本征半導體,因此制作芯片的時候,我們要通過摻雜工藝注入離子,把它變為za雜質半導體,增強導電性。
依據注入的離子所帶的外層電子的數量,雜質半導體分為N型和P型
注入的離子外層電子比矽多一個,這塊半導體就是N型(砷,磷,銻)。
注入的離子外層電子比矽少一個,那麼就是P型(硼)。
矽的外層電子有四個,我們第一集注入了磷,磷的外層電子有五個 ,其中四個和矽形成穩定的共價鍵,多出來的一個成為了自由電子。這是N型矽。
我們再往另外一邊注入硼,硼的外層電子有3個,都和矽形成共價鍵,這裡還空出 一個位置,我們稱為空穴。這是P型矽。
P型矽和N型矽的交集區域我們稱為PN結。
在半導體領域,能自由運動的帶電粒子也就是空穴和電子都被稱為“載流子”
那你就要問了,空穴不就是個失去電子的空地兒嗎,怎麼可以自由運動呢?
這隻是一個人為的定義,我現在讓電子運動起來,你看,是不是可以理解為空穴在反向運動?
所有載流子,電子和空穴,都有從高濃度向低濃度流動的傾向。所以N型矽中的電子,會向電子濃度低的的P型矽移動。P型矽中的空穴則會反向運動。
本來兩側都是電中性,由于載流子的移動,左邊這個位置,得到額外的電子,帶上負電。同樣的道理,右邊失去電子帶上正電。
你看,在NP交界的位置,N型矽失去了自由電子,P型矽失去了空穴,它們都不再擁有可以自由運動的載流子,這個載流子被耗盡的區域我們稱為耗盡區,也叫勢壘區。
如果剩下的載流子們還要遷徙,就需要外部提供足夠的能量讓它們能夠穿過這個耗盡區。
當半導體兩端這樣通上電時,自由電子與空穴複合,耗盡區越來越大,表現出半導體不導電.這種情況叫反向偏置。c
我們把電源倒轉,勢壘被打破,自由電子與空穴分離,形成電流,這叫正向偏置。
于是PN結就為這塊半導體材料帶來了單向導電性,這就是二極管單向導電的原理。
正向偏置打破電勢壘的過程牽涉到“能帶”與“能級“的概念,今後的視頻會再解釋。
有什麼地方看不懂請提出來,如果無法提出問題,但就是看不明白,也請告訴我,我會反思和調整自己的表達方式,也會再次确認自己是否對這部分知識理解有誤。謝謝你哦!
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