空間電荷區的概念,空間電荷區的形成-KIA MOS管

空間電荷區的概念

空間電荷區，也稱耗盡層。PN結空間電荷區的形成是半導體物理學中一個重要的概念。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，PN結中間的部位（P區和N區交界面）會產生一個很薄的電荷區，這就是空間電荷區。

空間電荷區,概念,形成

空間電荷區的形成步驟

1. 摻雜過程：首先，通過摻雜技術，在純凈的半導體材料中摻入不同的雜質元素。P型半導體是通過摻入三價元素（如硼、鋁等）來實現的，這些元素與半導體中的四價元素結合時，會形成一個空穴，從而使P型半導體中的空穴濃度遠大于電子濃度。而N型半導體是通過摻入五價元素（如磷、砷等）來實現的，這些元素在半導體中多出一個電子，形成自由電子，從而使N型半導體中的電子濃度遠大于空穴濃度。

2. 載流子擴散：當P型半導體和N型半導體緊密接觸時，由于兩側半導體中的載流子濃度差異，會發生載流子的擴散現象。具體來說，N型半導體中的自由電子會向P型半導體擴散，填補P型半導體中的空穴；同時，P型半導體中的空穴也會向N型半導體擴散。

3. 電子和空穴復合：在擴散過程中，電子和空穴會在擴散過程中重新結合，這個過程稱為復合。復合會導致P區和N區原有的電中性被破壞，P區失去空穴會留下帶負電的離子，N區失去電子會留下帶正電的離子。

4. 空間電荷區的形成：這些不能自由移動的離子，由于材料結構的關系，無法移動，被稱為空間電荷。這些空間電荷集中在P型和N型的交界區域附近，形成了所謂的空間電荷區，也稱為耗盡層。

5. 內部電場的形成：由于正負電荷之間的相互作用，空間電荷區中形成電場，其方向是從帶正電的N區到帶負電的P區，這個電場阻止了進一步的載流子擴散，從而形成一個穩定的結構。