科学网

( pin结的导电机理与一般pn结有何不同？)

作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)

pin结就是在p型半导体与n型半导体之间，人为地加上一层较厚的本征层（i型层）而构成的一种特殊形式的p-n结。pin结的空间电荷区分别在i型层两边的界面处，而整个的i型层中没有空间电荷，但是存在由两边的空间电荷所产生出来的电场——内建电场，所以pin结的势垒区就是整个的i型层。这时的势垒区并不与空间电荷区完全一致。

pin结二极管是一种重要的微波两端器件，也是一种重要的高压两端器件，而更重要的是可以说它是各种功率器件工作的基础。

（1）基本概念：

众所周知，一般p-n结的导电（较大的正向电流以及很小的反向电流）主要是由于少数载流子在势垒区以外的两边扩散区中进行扩散所造成的；扩散区是不存在电场的电中性区。这里实际上暗示着载流子渡越势垒区的速度很快，即忽略了存在强电场的势垒区的阻挡作用；当然，这种处理也只有在势垒区较薄（小于载流子的平均自由程）时才是允许的。而对于势垒区厚度≈载流子平均自由程的p-n结，载流子渡越势垒区的过程所造成的影响，主要是反映在增加一定的产生-复合电流上。

但是，对于pin结，由于它的势垒区就是整个的i型层（存在电场），则其势垒区厚度必将远远大于载流子的平均自由程，因此这时载流子渡越势垒区的过程就再也不能忽略了。实际上，pin结的单向导电性也正是由于载流子渡越i型层的特殊过程（不是扩散、而是复合与产生的过程）所造成的；相反，i型层两边的扩散区却对于pin结导电性能的影响较小。

（2）pin结的导电机理：

当pin结处于正偏时，势垒高度降低，则电子和空穴分别从两边大量注入到本征的i型层，当然这必定是“大注入”；这时就不能区分多数载流子和少数载流子了，即可以认为i型层中的电子浓度等于空穴浓度（n=p），并且均匀分布。在i型层中，由于这种注入，即使得np>ni2，于是注入的这些电子和空穴将在i型层中发生复合，并从而形成较大的通过pin结的电流。可见，pin结的正向电流从性质上来说，它是非平衡载流子在i型层中的复合电流，载流子的复合越快，电流就越大。

当pin结反偏时，势垒中的电场增强，势垒高度增大，则i型层中的载流子将进一步减少，即使得np