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第四章 半导体器件原理,4.1 pn结特性概述,4.1.1 平衡 pn结,pn结：由单晶半导体上相邻两个区（p型区和 n型区)的交界面附近的过渡区构成n区掺施主杂质，浓度ND，提供导带电子p区掺受主杂质，浓度NA，提供价带空穴空穴从p区向n区扩散电子从n区向p区扩散,同质结：以两种相同的半导体单晶体材料为基础异质结：以两种不同的半导体单晶体材料为基础pn结：在导电类型相反的半导体单晶体材料交界处形成高低结：在导电类型相同的半导体单晶体材料交界处形成n区：（导带）电子多，（价带）空穴少 载流子带负电 施主离子带正电p区：（价带）空穴多，（导带）电子少 载流子带正电 施主离子带负电,电中性,电中性,电子多，空穴少 空穴多，电子少,载流子浓度差,动态平衡,阻止进一步扩散，形成并增强相反方向的漂移运动,电子从n区向p区扩散,空穴从p区向n区扩散,结n区侧聚集正离子,结p区侧聚集负离子,正空间电荷区,负空间电荷区,扩散与漂移的动态平衡,空间电荷区导致内建电场，热平衡，无外场不产生净电流,空间电荷区的正负电荷分离，内建电场，“耗尽”了可动的载流子，空间电荷区也称耗尽区,同质 pn结能带,本征半导体,n型半导体,p型半导体,电子从高EF 区流向低EF 区（从n区向p区运动）空穴从低EF 区流向高EF 区（从p区向n区运动）,横坐标为空间位置,pn结,横坐标为空间位置,n区导带电子浓度与p区价带空穴浓度：,本征半导体,同理,n区导带电子电位量：,p区价带空穴电位量：,接触电位差：,室温热电压为VT 0.026V,突变pn结：,空间电荷区用泊松（Poisson）方程,电中性,空间电荷区宽度：,接触电位差：,4.1.2 整流特性,假定：,Pn结为突变耗尽层、其它为电中性,玻尔兹曼近似载流子小注入,n区导带电子浓度较大，但内建势垒阻止大电流密度流入p区，达到平衡：,n区多子（电子）浓度（完全电离）：,p区多子（空穴）浓度（完全电离）：,p区少子（电子）浓度：,p区少子（电子）浓度与n区多子（电子）浓度的关系,1.正向电压作用（pn结少子正向注入）,正向电压V=Va0,势垒区内，载流子浓度小、电阻大,势垒区外，载流子浓度大、电阻小,电压基本降落在势垒区,势垒区xD变窄、e（VD Va）变低,漂移运动,扩散运动漂移运动,破坏无偏压时 的动态平衡,净扩散流，少子正向注入,xp,xn,电子,空穴,电子从n区流向p区,xp处（少子）电子积累,电子向p区内部扩散,空穴从p区流向n区,xn处（少子）空穴积累,空穴向n区内部扩散,正向电压V=Va0,P区空穴（多子）向pn结漂移,n区电子（多子）向pn结漂移,复合,复合,电子,电子扩散区,空穴,空穴扩散区,电子扩散区,p区（少子）电子流转变为（多子）空穴电流,空穴扩散区,n区（少子）空穴流转变为（多子）电子电流,P区,n区,势垒较窄较低,势垒区载流子浓度变化很小,通过pn结任一截面的总电流密度相等J=J0,复合电流连续性原理,总电流密度：,总电流密度：,求解连续性方程,P区结边缘少子（电子）电流密度：,n区结边缘少子（空穴）电流密度：,理想二极管方程：,反向饱和电流密度：,实际的pn结，正偏Va时，有一定的正向导通电压,禁带宽度Eg,正向导通电压,室温T=300K，,实际的pn结，还需要修正，例如p+n,1m2,2.反向电压作用（pn结少子反向抽取）,反向电压VVR0,势垒区变宽xd变高e（VD VR）,漂移运动,扩散运动漂移运动,净漂移电流,反向电压VVR0,p区少子（电子）向n区运动n区少子（空穴）向p区运动,-xp处（少子）电子浓度 xn处（少子）空穴浓度,p区内部少子（电子）扩散到（-xp）边界，再漂移进入n区n区内部少子（空穴）扩散到（xn）边界，再漂移进入p区,少子反向抽取,少子浓度很低,扩散长度基本不变,反偏下，少子浓度梯度很小,反偏,少子浓度梯度几乎不随电压变化，达到稳定值,VR,4.1.3 电容特性,pn结电容：势垒电容、扩散电容、，电容破坏了pn结的整流特性,1.势垒电容,正向电压V=Va0,V,势垒宽度,空间电荷,（不能移动的正负杂质离子部分被载流子中和）,载流子“存入”势垒区,V,势垒宽度,空间电荷,（增加不能移动的正负杂质离子）,载流子从势垒区“取出”,单位面积的势垒电容：,势垒宽度：,分别为相对介电常数和真空介电常数,正向：,V,正向：,V,2.扩散电容,正偏电压，少子正向注入,扩散区有少子与等量的多子积累,单位面积的扩散电容：,V,4.1.4 击穿特性,反偏电压V增加到VB（击穿电压）,反向电流激烈增大，pn结击穿；击穿分类：隧道击穿（齐纳击穿）、雪崩击穿、热电击穿,1.隧道击穿（在掺杂浓度很高的pn结中的击穿）,高反偏电压,强电场：,势垒变薄,隧道效应：p侧价带内电子横穿禁带，直接进入n侧导带内，形成反向电流,2.雪崩击穿,高反偏电压,少子扩散到势垒区,少子在势垒区中高速漂移,少子从电场中获得足够的能量,与耗尽区内晶格原子的电子发生碰撞,产生许多电子空穴对（二次电子空穴对）,二次电子空穴对继续漂移、碰撞,新的二次电子空穴对,倍增效应,pn结击穿,3.热电击穿,高反偏电压VR,损耗功率,热能,结温,平衡少子浓度,JS,热电击穿,4.2 pn结二极管,常见的pn结二极管,变容二极管开关二极管雪崩二极管隧道二极管,二极管结电容特性：扩散电容（正偏：损耗电导）势垒电容（常用反偏、零偏：变容二极管）,变容二极管,变容二极管的表达式一般为：,m0，为均匀掺杂结；m1，为线性缓变结；m2、3为重掺杂n+基片上外延低杂质浓度n层；m是负值，为超突变结,反偏电压VVR,变容二极管的电抗以可控方式随偏压变化，如果变容二极管并联电感，则LC电路的谐振频率为：,变容二极管：,m3/2,s=2,超突变结与反偏电压正反比,常用Si晶体作为变容二极管材料外延生长或离子注入制作超突变结,4.2.2 开关二极管,pn结电子开关：pn结导通（on）、不导通（off）,p+n（p区重掺杂）二极管,正偏压,正向电流If,pn结n区一侧边界（xn）少子空穴积累,pn结突然从正偏变到 负偏压（t0）,远远高于平衡浓度的少子（空穴）从n区进入p区,反向电流较大（IR），并保持一段时间tS（存储时间）,积累的空穴复合消耗掉后，反向饱和电流（IS），下降时间为tf,开关二极管的反向恢复时间为：,4.2.3 隧道二极管,p+n+（重掺杂）二极管，EF进入允带,势垒很薄,隧道效应,重掺杂：简并半导体重掺杂：使耗尽区宽度变得很窄，使隧道距离很小（约510nm）,（a）,（c）,（b）,（d）,隧道效应：n区导带电子进入p区价带，产生正向隧道电流,隧道效应：p区价带电子进入n区导带，产生反向隧道电流,隧道效应：n区导带电子进入p区价带，产生正向隧道电流。但价带顶介于n区导带底和EF之间,只有热电流，没有隧道效应产生的隧道电流,4.2.4 雪崩二极管,pn结雪崩效应 载流子渡越效应,雪崩二极管,崩越二极管俘获二极管,崩越二极管：n+pi p+型理德（Read）二极管,i代表高阻层，p型材料高阻层为 层，n型材料高阻层为v层,高反偏电压,n+p结雪崩击穿（雪崩区）,雪崩载流子形成雪崩区电流,次强电场（漂移区）p区很薄，漂移区主要是i区,空穴以饱和速度漂移运动，由p+区收集，形成外电流,应用：利用PN结血崩和载流子的度越等效应可以构成微波振荡器件器件优点：具有较大的输出功率,可以达到数瓦器件缺点：血崩过程产生较大的噪声,4.3 双极性晶体管,4.3.1 晶体管德基本结构和工作原理,三个独立的掺杂区和两个pn结（互相影响，背靠背）,晶体管：有源三端器件,电子、空穴两种载流子电流,双极型,基本工作原理在模电中有介绍,基区宽度比少子扩散长度短晶体管每个区域内少子浓度分布：,4.3.2 晶体管的放大作用,共基极npn晶体管,同模电,4.3.7 晶体管噪声,晶体管放大器的主要噪声：外界：输入、感应、耦合、等方式引进的噪声晶体管本身：,热噪声：载流子无规则的热运动引起电流起伏（温 度愈高，热噪声也愈大）散粒噪声：载流子数目将在平均值附近起伏低频1/f噪声：表面能级、晶格缺陷、位错和晶体不 均匀性 噪声系数：F输入信噪比/输出信噪比,4.4 金属半导体接触和肖特基势垒,金属半导体（简称金半或M-S）接触:整流器、监测器、二极管、场效应管、太阳能电池、半导体集成器件电极,4.4.1 理想肖特基势垒表面外真空中电子势能（真空能级）E 0:固体中的电子刚刚能够脱离固体。发射到真空中的电子能量（真空能级连续）电子亲和势（electron affinity）：真空能级与半导体导带底之差（始终不变）E 0 E C,半导体功函数：功函数是指真空电子能级E0与半导体的费米能级EF之差。影响功函数的因素是掺杂浓度、温度和半导体的电子亲和势。接触势则是指两种不同的材料由于接触而产生的接触电势差。,金属功函数：电子从金属中逸出到表面外的真空中去许需要的最少能量mE 0 E Fm（金属E Fm以上为空态、E Fm以下充满电子）,m s,E Fs E Fm,电子从半导体流向金属,金属表面负离子 半导体表面正离子,eVDm,内建势垒eVD,内建势垒基本降落在半导体表面eVD m s,阻止半导体中电子继续流向金属,达到平衡,统一的费米能级,半导体能带向上弯曲,表面势垒（n型阻挡层，高阻层）,金属一侧的势垒eVDm=eVD(E C E Fs)m 见p100图（a）可知 s E C E Fs,影响其势垒高度的因素两种材料的功函数，影响其势垒厚度的因素材料（杂质浓度等）外加电压势垒宽度的表达式为,Eg：某Shottky二极管，半导体材料的相对介电常数为11.9，施主浓度为2.51016cm-3，势垒高度为0.64eV，加上4V的正向电压时，试求势垒的宽度为多少？,热平衡态，统一费米能级半导体能带向上弯曲表面n型阻挡层半导体一侧的势垒：eVD m s金属一侧的势垒（肖特基势垒高度：金属上的电子进入半导体导带所需的能量）,eVD m s,eVDmeVD(E C E Fs)=m=E 0 E C,m s,s m,E Fm E Fs,电子从金属流向半导体,半导体能带向下弯曲,电子积累层,高电导层,n型反阻挡层,p型半导体与金属接触,m s,能带向上弯曲,p型反阻挡层,形成反阻挡层的条件是s m,其接触后的能带图如图所示：,形成反阻挡层的条件是m s,其接触后的能带图如图所示：,s m,能带向下弯曲,p型阻挡层,形成阻挡层的条件是s m,其接触后的能带图如图所示：,4.4.2 表面态和界面层对接触势垒的影响,理想肖特基模型与试验结果不符合：模型：肖特基模型的势垒高度由金属和半导体的功函数决定试验：90%的金属同半导体接触的势垒高度与金属功函数无 关，只和所用半导体的种类有关,巴丁势垒模型（1947）：理想半导体表面（n型半导体）,原子周期性排列中断,出现半饱和的悬挂键、一些电子能量状态,表面能级（界面态）,半导体表面的界面态：,表面电中性EFs界面态费米能级,表面带正电EFs界面态费米能级,表面带负电EFs界面态费米能级,金属与n型半导体接触：n型半导体表面,n型半导体表面（电中性），表面态能级密度高,EFsEfn,体内电子流向表面填充表面能级,热平衡,形成表面势垒、半导体费米能级下降到表面态费米能级eVD E Fn(体内)E FsE Fn(表面)E Fs,半导体功函数：E 0 E Fn(表面)=E 0 E Fs,2.金属半导体（M-S）接触,（M-S）接触,表面态 E Fs E Fm,电子从表面能级流向金属,表面态密度很高,金属费米能级上升到表面态费米能级,金属一侧的势垒高度：eVDm E C E Fs与金属的功函数m无关,M-S接触势垒高度的“锁定”,半导体费米能级下降到表面态费米能级,M-S接触费米能级的“钉扎”效应n型费米能级：价带以上E g/3p型费米能级：价带以上2E g/3,真空能级E 0连续（一般性）电子亲和势始终不变 E 0 E C（一般性）费米能级的“钉扎”效应：n型费米能级：价带以上E g/3（特殊性）p型费米能级：价带以上2E g/3（特殊性）,4.4.3 肖特基势垒的I-V特性,金属与n型半导体接触,m s,E Fs E Fm,电子从半导体导带底流向金属,镜像正电荷，镜像库仑势半导体一侧势垒高度降低导带底向下弯曲,空穴镜像力,价带顶向上弯曲,导带底与价带顶都向费米能级E Fs 接近,金属与半导体接触时，半导体中的电荷在金属表面感应出带电符号相反的电荷，同时半导体中的电荷要受到金属中的感应电荷的库仑吸引力，这个吸引力就称为镜像力。,金属与n型半导体接触正向偏压产生电流，载流子构成如下导带电子越过势垒进入金属导带电子通过隧道效应进入金属（能量低于势垒顶的电子有一定几率穿过势垒，这种效应就是隧道效应。隧道穿透的几率与电子的能量和势垒厚度有关）空间电荷区与空穴复合中性区与空穴复合实际的肖特基二极管主要由第一种电流构成的，其他的三种作为理想情况偏离的修正,（a）无偏压：热平衡时，金属与n型半导体的费米能级拉平,（b）加正偏压：,正向偏压VF,VF上升,半导体一侧势垒下降,正向电流密度上升,（c）加反偏压：,反向偏压VR,VR上升,半导体一侧势垒增加，电子从金属流向半导体，但越过的势垒几乎不随偏压变化,反向饱和电流密度,反向电流密度几乎不随VR变化,4.4.4 肖特基势垒二极管,肖特基势垒二极管与Pn结二极管的I-V特性相似：,Pn结二极管方程：,Pn结的反向饱和电流密度：,肖特基势垒二极管方程,肖特基的反向饱和电流密度,为有效理查常数,肖特基势垒二极管与Pn结二极管的特性差异：,微观,肖特基势垒二极管为多子扩散（微观机理）Pn结二极管为少子的注入和扩散（微观机理）,宏观：,1)反向饱和电流密度特性：肖特基势垒二极管的反向饱和电流密度(10-5A/cm2)pn结二极管(10-11A/cm2)2)开关特性：肖特基势垒二极管是多子器件，正向偏置时没有扩散电容（高频特性好，开关时间短ps，pn结为ns）3）导通电压：肖特基势垒二极管的导通电压比pn结二极管低,肖特基势垒二极管的主要应用：,利用肖特基势垒二极管的正向电流电压非线性：肖特基变阻管、检波器、混频器利用肖特基势垒二极管的反向电流电压特性：肖特基变容管利用肖特基势垒二极管的正向低导通特性：箝位晶体管利用肖特基势垒二极管的反偏势垒特性：光电二极管和雪崩二极管的光电探测器件利用肖特基势垒二极管的势垒：肖特基场效应管,4.4.5 欧姆接触欧姆接触是指其电流-电压特性满足欧姆定律的金属与半导体接触。,金属与重掺杂半导体的金半接触,欧姆接触，有接触电阻（由势垒高度、掺杂浓度决定）任何半导体或者集成电路要与外界接触,欧姆接触十分重要,欧姆接触分类：,非整流势垒接触型隧道势垒接触型,形成欧姆接触的常用方法金属与p型半导体接触构成反阻挡层。金属与重掺杂n型半导体形成能产生隧道效应的薄势垒层，,1.非整流势垒接触型,金属n型半导体接触：s m时形成的非整流结,结处于热平衡，结两边电子可以顺利交换（低电阻）,金属加正压：,金属加负压：,在外电场作用下，也不起整流作用,金属p型半导体接触，热平衡时的能带图：,多数重要的半导体（如Si、Ge、GaAs）有很大的表面态密度,严重屏蔽了金属功函数的作用,选择适当的金属材料很困难,2.非整流势垒接触型：隧道势垒接触型,金属半导体接触形成势垒,半导体重掺杂,势垒宽度大幅度下降,结两边等价交换电子，形成隧道电流,隧道效应,欧姆接触,由上述可知当金属和半导体接触接触时，如果对半导体的掺杂很高，将会使得势垒区的宽度变得很薄，势垒区近似为透明，当隧道电流占主要地位时，其接触电阻很小，金属与半导体接触近似为欧姆接触。加上正、反向电压时的能带图如下图所示：,4.5场效应晶体管,掺杂半导体电场表面势变化、电阻率变化与电场垂直方向的电流变化场效应：垂直的电场控制半导体的导电能力场效应晶体管（FET：Field Effect Transistor）分类结型场效应晶体管JFET(Junction type FET)绝缘栅场效应晶体管IGFET:主要是以SiO2做栅极绝缘物的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FET)肖特基势垒栅场效应晶体管MESFET(Metal-Semiconductor FET),结型场效应晶体管,源极S：接地栅极G：上下栅外部相连，加控制电压VGS 漏极D：电压VDS 输出电流ID n 沟道:通电流,栅结反偏VGS0源极接地VDS=0 栅结反偏 程度增加 两个p+n栅结上的反向偏压增加耗尽层宽度增加n 沟道宽度变窄n 沟道电阻增加n 沟道导电能力下降,栅结电压对导电能力的调制,JFET中心部分截面图,漏极正偏VDS0电子从源极S沿n沟道流向漏极D，形成漏极电流ID 栅结反偏程度 增加 漏极电流ID下降沿n沟道产生压降从S到D，p+n栅结的反向偏压增加从S到D，耗尽层宽度增加从S到D，n沟道宽度变窄从S到D，n沟道电阻增加，n沟道导电能力下降,漏极电压对导电能力的影响,图2 漏极电压与导电沟道的关系图,漏极D正偏VDS0从S到D，n沟道电阻增加，n沟道导电能力下降VDS增加 到VDSO（饱和电压）沟道被夹断（沟道宽度为0）VDS继续增加夹断处从D侧向S侧移动ID随VDS变化缓慢：IDIDOVDS增加 到VDSa（击穿电压）击穿：ID随VDS急剧增加,图3.JFET的沟道夹断,输出特性曲线漏极D正偏VDS0VDS VDSOID与VDS接近线性变化（线性区）VDSO VDSVDSaID基本不变化（饱和区）VDSVdsaID随VDS急剧增加（雪崩区）,图4.n沟道JFET的输出特性,金属氧化物半导体场效应晶体管,绝缘栅场效应晶体管IGFET:,以氧化物作为绝缘层的IGFET，就是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET,图5.MOS电容器的基本结构,控制栅的电压与MOSFET的工作,栅极G不加电压热平衡时的能带图,M,I,S,VG=0,VG=0,EFm,图6.热平衡时的能带图,栅极上外加电压VG绝缘层隔离绝缘体电场，没有电流流通半导体表面空间电荷区半导体处于热平衡状态 EFS不变，金属Efm移动eVG表面能带产生弯曲 VG 0半导体表面EV 更接近EFS表面空穴（多子）积累,图7 栅极上外加电压VG0能带图和电荷分布,栅极上外加电压VG 0,栅极电压VG 0 小电压半导体表面EV远离EFS 表面空穴（多子）耗尽,图8 栅极上外加电压VG 0能带图和电荷分布,栅极上外加电压VG 0,栅极电压VG 0 大电压半导体表面EV更远离EFS 半导体表面EC更接近EFS 表面空穴（多子）耗尽 表面电子（少子）积累 形成反型层（n型表面）,图9 栅极上外加电压VG 0能带图和电荷分布,栅极上外加电压VG 0,注意：由n型半导体构成的理想MOS结构的能带图和电荷分布与型半导体构成的可以作类似分析，所形成的图如下,图10 n型半导体构成的理想MOS结构的能带图和电荷分布,MOSFET基本工作原理,栅极G不加电压VGS=0 实际为两个背靠背的pn+结,图11 VGS=0的MOSFET,栅极小电压0 VGS VT p 型半导体表面耗尽，形成表面耗尽层,多子耗尽层,耗尽区,图12 0 VGS VT的MOSFET,栅极大电压 VGS VT（反型阀值电压）,表面反型，源区与漏区两个n+区连接了起来在漏极正电压的作用下，电子从源区流向漏区形成n 沟道，改变栅压可以调制沟道电导的大小,n 沟道增强型MOSFET的输出特性曲线,漏极D正偏VDS0 VDSVGS-VT0:ID与VDS接近线性变化（线性区）VGS-VT VDS VDSa:沟道被夹断,ID基本不变化（饱和区）VDS VDSa:ID随VDS急剧增加（雪崩区）,实际半导体的表面氧化层SiO2层中带正电荷（等效栅极电压）金属和半导体功函数差栅压VGS=0时，半导体表面已经形成了反型沟道漏极加正电压就有漏电电流流过沟道区 n 沟道耗尽型MOSFET增强型 n 沟道MOSFET则在栅压为零时没有导电沟道，只有当VGS VT 才能形成导电沟道p 沟道MOSFET(增强型和耗尽型)与n 沟道的结构类似：n 型Si为衬底制作两个p+区依靠负栅压使n 型反型以空穴导电、漏极接负电压,4.5.3 肖特基势垒栅场效应晶体管MESFET,肖特基势垒取代JFET的pn结势垒，形成肖特基势垒栅场效应管不需要绝缘层和pn结可以采用电子迁移率很高的材料（如：GaAs、InP）n 沟道MESFET,肖特基势垒栅场效应管兼有JFET和MOSFET的优点：器件制作类似MOSFET 电学性质类似JFET 避免表面态的影响 电子迁移率很高 特点：高频（微波）、低噪声、较高的功率实际MESFET的栅长为微米数量级，出现强场效应，在沟道尚未夹断前，电子数度已经达到饱和漂移数度GaAs-MESFET，结构简单、制造过程少，因此寄生电容小，噪声系数低，而且噪声频率变化趋势比双极型晶体管慢得多较高的功率增益,场效应晶体管（FET）:栅电压调制沟道电导，从而调制沟道电流JFET：pn结，npn为p沟道、pnp为n沟道MOSFET：MOS结，npn为n沟道、pnp为p沟道MESFET：肖特基结,4.6 异质结及其器件,4.6.1 异质结的材料,两种不同半导体接触形成异质结,同型（高低）异质结（pP异质结、nN异质结）异型（反型）异质结（pN异质结、Pn异质结）,单晶材料不同,禁带宽度、介电常数、晶格常数、热膨胀系数不同,晶格失配率：,异质结界面形成悬挂键和界面态,构成异质结的两种材料的晶格常数要匹配：,Ge和GaAs的晶格常数失配率约为0.13%GaAs 和AlGaAs的晶格常数失配率约0.14%,4.6.2 异质结的能带结构,异质结：,窄能带隙材料（p或n）与宽能带隙材料（P或N）：pN异质结、Pn异质结、nN异质结、pP异质结,宽带隙包纳窄带隙,宽带隙与窄带隙交替错开,宽带隙与窄带隙完全错开,4.6.3 异质结特性,理想pN异质结热平衡能带图,热平衡态，统一的费米能级真空能级E 0连续电子亲和势始终不变耗尽层部分能级弯曲中性区（N区、p区）能级不弯曲,N区能级向下平移eVD2p区能级向上平移eVD1eVDeVD1 eVD2,理想n-P异质结热平衡能带图,内建电位为：,据左图可得：,界面态对能带的影响：,晶格常数不同,即使在某温度时晶格常数相同,热膨胀系数不同,温度变化使晶格常数不相同,引起晶格失配：,晶格常数小的半导体材料界面产生悬挂键（不饱和价键）,在界面两侧形成载流子势垒：受主型界面态：电子势垒施主型界面态：空穴势垒,在界面两侧形成载流子势垒：受主型界面态：电子势垒施主型界面态：空穴势垒,能带弯曲,4.6.4 异质结的电流输运机构,突变异型异质结的电流输运机构扩散模型：假定载流子以扩散运动方式通过势垒,用同质pn结中肖克莱理论,发射模型：假定足够的热运动,载流子克服势垒，从界面的一侧进入另一侧用肖特基势垒热电子发射理论,发射复合模型：假定热运动导致载流子越过界面,界面态,电子与空穴在界面态复合，形成界面态电流,隧道模型：假定势垒尖峰的厚度很小，电子可以穿透隧道,形成隧道电流,隧道复合模型：界面复合效应、隧道复合效应 实际异质结电流输运很复杂，是多种电流机构的组合,pN加上正偏压时的能带（忽略能带尖峰）：,无偏压，热平衡,加正偏压,正偏压很大，超注入,偏压V1很大,窄带区Egp的少数载流子（电子）浓度大于宽带区Egn的多数载流子（电子）浓度,肖克莱方程：,总电流：,电子电流密度：,空穴电流密度：,电子注入比：,