
【計】 abrupt junction
rank; stairs; steps
【計】 characteristic
【醫】 scala
bound; jump; leap
congeal; form; knot; settle; vinculum; weave
【醫】 knob; knot; node; nodule; noduli; nodulus; nodus; noeud
階躍結(step junction)是半導體器件領域的重要概念,指摻雜濃度在空間上發生突變的PN結結構。其核心特征為P型與N型半導體界面處的摻雜濃度呈階躍式分布,與線性緩變結形成對比。
從物理結構分析,階躍結的形成依賴于半導體制造工藝中的合金法或擴散法。在熱平衡狀态下,耗盡層寬度($W$)可通過公式推導: $$ W = sqrt{frac{2varepsilon_s}{q}(frac{1}{N_A}+frac{1}{ND})(V{bi})} $$ 其中$varepsilon_s$為介電常數,$q$為電子電荷,$N_A$和$ND$分别為受主與施主濃度,$V{bi}$為内建電勢。
該結構的特殊電場分布特性使其在二極管整流、晶體管開關等器件中具有關鍵作用。相較于緩變結,階躍結的突變摻雜特性導緻更強的峰值電場強度,具體表達式為: $$ E_{max} = frac{qN_DW_n}{varepsilon_s} = frac{qN_AW_p}{varepsilon_s} $$ 這直接影響器件的反向擊穿電壓和電容特性。
權威文獻中,美國電氣電子工程師協會(IEEE)在《半導體器件标準術語手冊》中明确将階躍結歸類為突變結亞型,并标注其在現代集成電路制造中的基礎地位。英國劍橋大學出版的《半導體器件物理》教材則詳細論證了該結構在載流子輸運機制中的特殊表現。
“階躍結”是一個專業術語,常見于半導體物理和電子工程領域,通常指摻雜濃度在界面處發生突變的半導體結結構(如PN結)。以下是詳細解釋:
階躍結(Step Junction),又稱突變結,指兩種不同摻雜類型的半導體材料(如P型和N型)在界面處的摻雜濃度發生突然變化,而非逐漸過渡。這種結的形成通常通過外延生長、離子注入或合金法等工藝實現。
特性 | 階躍結 | 緩變結 |
---|---|---|
摻雜變化 | 突變 | 逐漸過渡 |
工藝複雜度 | 較簡單(如離子注入) | 較複雜(如擴散法) |
高頻性能 | 更優(結電容小) | 稍差 |
耗盡層寬度 ( W ) 可通過以下公式計算:
$$
W = sqrt{frac{2epsilon (V_{bi} - V_a)}{q} left( frac{1}{N_A} + frac{1}{ND} right)}
$$
其中,( epsilon ) 為介電常數,( V{bi} ) 為内建電勢,( V_a ) 為外加電壓,( N_A ) 和 ( N_D ) 分别為受主和施主濃度。
若需進一步了解具體器件(如階躍恢複二極管)的工作原理,建議參考半導體物理教材或專業文獻。
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