
【计】 abrupt junction
sudden change; break; mutation; wave
【化】 catastrophe; mutation
【医】 mutation; saltation; transgenation
congeal; form; knot; settle; vinculum; weave
【医】 knob; knot; node; nodule; noduli; nodulus; nodus; noeud
突变结(abrupt junction)是半导体物理学中的重要概念,指两种不同掺杂类型的半导体材料在界面处发生掺杂浓度急剧变化形成的PN结。其英文术语"abrupt junction"由"abrupt"(突然的)和"junction"(结)构成,直观反映了该结构掺杂分布的陡峭特征。
根据《半导体器件物理》(施敏,伍国珏著)的经典定义,突变结需满足以下条件:
$$ N_A(x) = begin{cases} N_A & x < 0 0 & x geq 0 end{cases} quad text{和} quad N_D(x) = begin{cases} 0 & x < 0 N_D & x geq 0 end{cases} $$
其中$N_A$和$N_D$分别代表受主与施主掺杂浓度,x=0为结界面位置。这种理想模型假设掺杂浓度在界面处呈阶跃式变化,与实际扩散工艺形成的缓变结(graded junction)形成对比。
在应用层面,IEEE Electron Device Letters的研究表明,突变结常见于外延生长器件和部分微波二极管,其电场分布呈现三角形特征,峰值电场位于冶金结界面处。该特性使其在雪崩击穿电压计算和开关速度优化方面具有特殊优势。美国国家标准技术研究院(NIST)的半导体参数数据库将突变结归类为理想化模型,建议在器件仿真时需考虑实际掺杂分布梯度的影响。
突变结是半导体物理学中描述p-n结杂质分布特性的专业术语,其核心特征为杂质浓度在界面处发生突然跃变。以下是详细解释:
突变结指在p型半导体和n型半导体的交界面处,杂质浓度呈现急剧不连续变化的结构。具体表现为:
特征 | 突变结 | 线性缓变结 |
---|---|---|
杂质分布 | 界面处突然跃变 | 逐渐变化 |
过渡区厚度 | 极薄(几个晶格常数) | 较厚(扩散长度量级) |
典型应用 | 变容二极管、高频器件 | 特定扩散工艺器件 |
超突变结是突变结的变体,其界面处杂质浓度极高且快速衰减,导致势垒电容对电压变化更敏感,常用于变容二极管以实现高电压灵敏度。
如需进一步了解数学模型,突变结的耗尽层宽度公式为: $$ W = sqrt{frac{2epsilon (V_{bi} - V)}{q} left( frac{1}{N_A} + frac{1}{ND} right)} $$ 其中$V{bi}$为内建电势,$V$为外加电压,$epsilon$为介电常数,$q$为电子电荷。
【别人正在浏览】