耗盡層和空間電荷區,耗盡層近似詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-08-02
耗盡層，是指PN結中在漂移運動和擴散作用的雙重影響下載流子數量非常少的一個高電阻區域。耗盡層的寬度與材料本身性質、溫度以及偏置電壓的大小有關。
耗盡層（depletion region），又稱耗盡區、阻擋層、勢壘區（barrier region），是指PN結中在漂移運動和擴散作用的雙重影響下載流子數量非常少的一個高電阻區域。耗盡層的寬度與材料本身性質、溫度以及偏置電壓的大小有關。
耗盡區的命名，因為它是由導電區域通過除去所有自由電荷載體而形成的，而不留下任何電流。了解耗盡區是解釋現代半導體電子器件的關鍵，二極管，雙極結型晶體管，場效應晶體管和可變電容二極管都依賴于耗盡區現象。
空間電荷區也稱耗盡層，在PN結中，由于自由電子的擴散運動和內電場導致的漂移運動，使PN結中間的部位(P區和N區交界面)產生一個很薄的電荷區，這個表面電荷層是由于載流子被電場排斥到體內而顯露出未被補償的離化雜質電荷所構成的。由于離化雜質電荷是固定不動的空間電荷，故所形成的表面電荷層為空間電荷區。
空間電荷區中存在電場和電勢變化.。電勢變化取決于半導體中雜質的分布情況，空間電荷區的寬度則取決于半導體的雜質濃度。摻雜濃度愈高，對應的空間電荷區寬度就愈窄。另外，空間電荷區的寬度還受外加電壓控制，當外加電壓方向增強空間電荷區電場時，空間電荷區展寬，反之，外加電壓削弱空間電荷區電場時，空間電荷區變窄。利用空間電荷區寬度隨外加電壓變化的特點， 可制作各種半導體器件。
特性
（1）當P型半導體和N型半導體結合在一起時，由于交界面處存在 載流子濃度的差異 ，這樣電子和空穴都要 從濃度高的地方向濃度低的地方擴散 。但是，電子和空穴都是帶電的，它們擴散的結果就使P區和N區中原來的電中性條件破壞了。P區一側因失去空穴而留下不能移動的負離子，N區一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子通常稱為空間電荷 ，它們集中在P區和N區交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區，這就是我們所說的PN結 。
（2）在這個區域內，多數載流子已擴散到對方并復合掉了，或者說消耗殆盡了，因此，空間電荷區又稱為 耗盡層 。
（3）P區一側呈現負電荷，N區一側呈現正電荷，因此空間電荷區出現了方向由N區指向P區的電場，由于這個電場是載流子擴散運動形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為 內電場 。
（4）內電場是由多子的擴散運動引起的，伴隨著它的建立將帶來兩種影響：一是 內電場將阻礙多子的擴散 ，二是P區和N區的少子一旦靠近PN結，便在內電場的作用下漂移到對方， 使空間電荷區變窄 。
（5）因此， 擴散運動使空間電荷區加寬，內電場增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散；而漂移運動使空間電荷區變窄，內電場減弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。當擴散運動和漂移運動達到動態平衡時，交界面形成穩定的空間電荷區，即 PN結處于動態平衡。
耗盡層近似：半導體勢壘區中，載流子濃度遠低于兩側多子濃度且雜質全部電離，故空間電荷幾乎完全由電離的施主和受主雜質的電荷形成。為簡化計算，假設整個勢壘區的載流子耗盡，稱為耗盡層近似。
耗盡層近似是半導體物理中的一個概念，主要用于簡化計算。 在這個近似中，假設半導體勢壘區中的載流子濃度遠低于兩側多子的濃度，且雜質全部電離。因此，空間電荷幾乎完全由電離的施主和受主雜質的電荷形成。這種近似允許研究者假設整個勢壘區的載流子被耗盡，從而簡化了對半導體器件行為的分析和計算過程。
具體來說，耗盡層近似適用于那些載流子濃度非常低，以至于可以忽略不計的區域。在PN結或其他半導體結構中，當偏置條件使得勢壘區內的載流子幾乎完全耗盡時，就可以應用這個近似。
聯系方式：鄒先生
聯系電話：0755-83888366-8022
手機：18123972950（微信同號）
QQ：2880195519
聯系地址：深圳市福田區金田路3037號金中環國際商務大廈2109
請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號
請“關注”官方微信公眾號:提供 MOS管 技術幫助
免責聲明：本網站部分文章或圖片來源其它出處，如有侵權，請聯系刪除。
