结型初成

光隙的余温还在背上。你沿着石阶往下走，七痕本命石在胸口微微发烫——炼气圆满的标志。石阶尽头不是平地，是崖。一面直立的石壁，赭红色，像被火烧过又冷却了千年。崖顶蹲着一个人。

他没有看你。面前摆着两块硅片——一块标着P，一块标着N——和一本厚得像砖头的书。书脊上四个字：《电子与空穴》。

肖克利祖师

「坐。P型。N型。拼一起。通电。测。」

你把两块硅片的端面对贴。接上电源——正极接P，负极接N。按下开关。不亮。灯不亮。电流表读数：0.00 μA。

肖克利祖师

「0.82。想不通，别下来。」

他站起来，走了。书留在桌上。崖底深处，有热浪翻涌。你感觉到了，但没有低头。

ch05 的账本翻开在膝上：漂移电流 J=nqμE，扩散电流 J=qD(dn/dx)。P侧空穴10¹⁸，N侧空穴只有ni²/N_D≈2.3×10⁴——浓度差十四个量级。空穴不可能不从P往N跑。

你把电压从0V加到0.5V。电流表：0 μA。0.6V。0 μA。0.7V——末位跳了一下。0.72V——1 μA。0.8V——10 μA。1.0V——100 μA。

你翻开《电子与空穴》第4章——"空间电荷区"和"内建电场"。扩散留下固定离子→离子产生电场→电场抵消扩散→平衡。那道墙，是内建电场。0.82V——是内建电势 V_bi。

"空间电荷区。"P侧空穴扩散走→留下受主离子N_A⁻(固定负电荷)；N侧电子扩散走→留下施主离子N_D⁺(固定正电荷)。交界处载流子"耗尽"——可动载流子几乎为零，只剩固定离子。

"耗尽层近似。"假设耗尽区内可动载流子浓度≈0，电荷密度完全由固定离子决定。P侧浓度N_A=10¹⁸，N侧N_D=10¹⁶——P⁺N单边结，耗尽层几乎全在N侧。

肖克利祖师

「物理里没有精确。只有够用的近似。」

d²V/dx² = -ρ/ε_s。耗尽层近似下P侧ρ=-qN_A，N侧ρ=+qN_D。第一次积分——电场线性。第二次积分——电势抛物线。整个耗尽区的电场是一个三角形，峰值在结面x=0处。

线性缓变结：ρ=qax(三角形电荷)，泊松方程两次积分——电场抛物线。突变结三角形电场，线性缓变结抛物线电场——方法一样：泊松方程，两次积分。

肖克利祖师

「我教你的是方法。不是答案。」

V_bi = (kT/q)·ln(N_A·N_D/ni²) = 0.026 × ln(10³⁴/2.25×10²⁰) = 0.026 × 31.4 = 0.82V。你抬头看崖壁上那个数字——它一直在那里。

W ≈ √(2ε_s·V_bi/(q·N_D)) = 0.33μm。E_max = 2V_bi/W = 5.0×10⁴ V/cm。三个数：V_bi=0.82V，W=0.33μm，E_max=5.0×10⁴V/cm。有限——意味着可调。

你低头看本命石——第七痕生灭纹的旁边，一道新纹浮了上来。直线，两端颜色不同——左端赭红，右端墨蓝。第八痕。结纹。

正偏：有效势垒从V_bi降到V_bi-V。0.3V→0.1nA，0.5V→1μA，0.6V→10μA，0.7V→100μA，0.8V→1mA——不是线性，是指数！0.3→0.8V，电流从0.1nA到1mA——翻了七个量级。

推导：p_n(0)=p_n0·exp(qV/kT)，扩散电流J=qD_p·p_n0/L_p·[exp(qV/kT)-1]。总电流I=I_s·[exp(qV/kT)-1]。每增加60mV，电流翻十倍。0.7V"导通"不是阈值——是指数到了可见量级。

反偏：有效势垒V_bi+|V|。电流-0.1pA，不随电压变——"饱和"。I_s = qA·(D_p·p_n0/L_p + D_n·n_p0/L_n) ≈ 10⁻¹³A。少数载流子的供给是固定的，电场再强也只能扫走已有的少子。

但低偏压段(0.1~0.4V)，半对数斜率只有19.5/V——n=2。空间电荷区复合电流，回扣ch07 SRH陷阱。理想方程是骨架，复合电流是血肉。

肖克利祖师

「理想是方向。不是终点。你做器件——学会在理想和现实之间找到那条线。」

耗尽层：中间绝缘，两侧导电——平行板电容器！C_j = ε_s·A/W。反偏W变宽→C_j变小。正偏W变窄→C_j变大。变容二极管：用反偏电压控制C_j。

正偏时少子注入→存储电荷Q∝exp(qV/kT)→扩散电容C_d=dQ/dV∝I。反偏C_d≈0，势垒电容C_j主导。正偏C_d∝I暴增，扩散电容C_d主导。两个电容各管一头。

反偏-35V，电流暴增——击穿。两种塌法：齐纳击穿(重掺薄墙，量子隧穿，<6V，负温度系数)；雪崩击穿(轻掺厚墙，碰撞电离回扣ch06，>6V，正温度系数)。两种击穿温度系数相反——零温度系数稳压管。

击穿不是灾难——稳压管靠齐纳稳压，ESD保护靠雪崩泄放，ch06 APD靠雪崩倍增。墙塌了，不是坏了——是另一种工作模式。

两块硅片之间的那道光带忽然凝固，从桌面升起，扩展成一面从地面到天顶的半透明壁障。壁障上有电场线从N指向P，密密麻麻，像无数支箭。它没有五官，但它的存在本身就是压迫——你站在它面前，感觉自己像一颗试图扩散过结的空穴。

势垒守卫

「你在我的墙前站了多久？从你踏上筑基崖的那一刻起——0.82V。你算出来了。但你算出来的是数字，不是理解。三问。答得上来，筑基一层归你。答不上来——结纹抹去，从S0重来。」

"开关。"肖克利从崖顶走下来——第一次站在你面前。正偏0.8V，电流1mA。突然切换到反偏-5V。电流没有瞬间归零——先反向暴增到-1mA，维持约50纳秒，然后才降到-I_s。反向恢复时间t_rr≈50ns。

"有人从我这里学了一点东西就走了。"他没回头，"他学了我的器件，学了我的方法——但没学完。器件最深的功夫，他没学到。你替他补了。"你知道他说的是摩尔。

肖克利祖师

「PN结只是开始。下一层——金属碰到半导体。另一道墙——肖特基势垒。金属和半导体之间会激出什么？」