半導(dǎo)體電導(dǎo)率和霍爾效應(yīng)(編輯修改稿)
2025-05-28 22:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 VPN BDepp /00 ??熱平衡下 N區(qū)和 P區(qū) 電子濃度 —— P區(qū)和 N區(qū) 電子濃度之比 2. PN結(jié)的正向注入 當(dāng) PN結(jié)加有正向偏壓 —— P區(qū)為正電壓 外電場與自建場方向相反 ， 外電場減弱 PN結(jié)區(qū)的電場 ， 使原有的載流子平衡受到破壞 電子 ? N 區(qū) 擴散到 P 區(qū) 空穴 ? P 區(qū) 擴散到 N 區(qū) —— 非平衡載流子 —— PN結(jié)的正向注入 電子擴散電流密度 正向注入 ， P區(qū) 邊界電子的濃度變?yōu)? TkqVPP Benn /0?—— 外加電場使邊界處電子的濃度提高 倍 和 比較得到 N 區(qū)P區(qū)邊界處非平衡載流子濃度 )1( /00 ??? TkqVPPP Bennn—— 正向注入的電子在 P區(qū)邊界積累 ， 同時向 P區(qū)擴散 —— 非平衡載流子邊擴散 、 邊復(fù)合 形成電子電流 邊界處非平衡載流子濃度 )1( /00 ??? TkqVPPP BennnnnTkqVP LDenB )1( /0 ?—— 正向注入電子在 P區(qū)邊界 積累 ， 同時向 P區(qū) 擴散 ， 非平 衡載流子邊擴散 、 邊復(fù)合 形成電子電流 應(yīng)用非平衡載流子密度方程 邊界處 電子擴散流密度 —— 電子的擴散系數(shù)和擴散長度 注入到 P區(qū)的電子電流密度 npj j j??)( 000 NppPnn pLDnLDqj ??—— 在 N區(qū)邊界空穴積累 ， 同時向 N區(qū)擴散 ， 也是非平衡 載流子邊擴散 、 邊復(fù)合 形成空穴電流 注入到 N區(qū)的空穴電流密度 PN結(jié)總的電流密度 —— 肖克萊方程 ( W. Shockley ) )1( /0 ??? TkqV Bej結(jié)果討論： )1( /0 ??? TkqV Bejj2) PN結(jié)的電流和 N區(qū)少子 、 P區(qū)少子 成正比 1) 當(dāng)正向電壓 V增加時 ， 電流增加很快 如果 N區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)大于 P區(qū)摻雜濃度 —— PN結(jié)電流中將以電子電流為主 3. PN結(jié)的反向抽取 N區(qū)的空穴一到達(dá)邊界即被拉到 P區(qū) P區(qū)的電子一到達(dá)邊界即被拉到 N區(qū) —— PN結(jié)方向抽取作用 PN加有反向電壓 勢壘變?yōu)? PN結(jié)加有反向偏壓 —— P區(qū)為負(fù)電壓，外電場與自建場方向相同，勢壘增高，載流子的 漂移運動 超過 擴散運動 —— 只有 N區(qū)的空穴 和 P區(qū)的電子 在結(jié)區(qū)電場的作用下才能 漂移過 PN結(jié) P區(qū)邊界電子的濃度 —— 反向抽取使邊界少子 的濃度減小 反向電流 )1)(( /00 TkqVNppPnn BrepLDnLDqj ????/0 ( 1 )Bq V k Tj j e? ? ?一般情況下 )1)(( /00 TkqVNppPnn BrepLDnLDqj ????—— 反向飽和電流 擴散速度 )(000 ppNnnP LpLnqj????—— P區(qū)和 N區(qū)少數(shù)載流子的產(chǎn)生率 P區(qū)少數(shù)載流子 —— 電子的產(chǎn)生率 N區(qū)少數(shù)載流子 —— 空穴的產(chǎn)生率 反向飽和電流 —— 擴散長度一層內(nèi) ， 總的少數(shù)載流子產(chǎn)生 率乘以電子電量 q 反向電流 —— PN結(jié)附近所產(chǎn)生的少數(shù)載流子又有機會擴 散到空間電荷區(qū)邊界的少數(shù)載流子形成 4. PN結(jié)的反向擊穿： 反向擊穿 PN結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時，反向電流激增的現(xiàn)象 雪崩擊穿 當(dāng)反向電壓增高時， 少子獲得能量高速運動，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣，使反向電流激增。 齊納擊穿 當(dāng)反向電壓較大時， 強電場直接從共價鍵中將電子拉出來，形成大量載流子 ,使反向電流 激增。 擊穿是可逆。 摻雜濃度小的 二極管容易發(fā)生 擊穿是可逆。 摻雜濃度大的 二極管容易發(fā)生 不可逆擊穿 — 熱擊穿 PN結(jié)的電流或電壓較大，使 PN結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致 PN結(jié)過熱而燒毀 i DOV BR? D PN結(jié)的電容效應(yīng) ： ? 勢壘電容 CB 勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使 PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時，離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當(dāng) PN結(jié)中存儲的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。 擴散電容是由多子擴散后，在 PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因 PN結(jié)正偏時，由 N區(qū)擴散到 P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠 PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。 ? 擴散電容 CD 當(dāng)外加正向電壓 不同時，擴散電流即 外電路電流的大小也 就不同。所以 PN結(jié)兩 側(cè)堆積的多子的濃度 梯度分布也不同，這 就相當(dāng)電容的充放電 過程。勢壘電容和擴 散電容均是 非線性電 容。 二極管的應(yīng)用 : 整流電路 整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路， 整流電路中的二極管是作為 開關(guān)運用，具有單向 導(dǎo)電性。 光電子器件 光電二極管是有光照射時會產(chǎn)生電流的二極管。 其結(jié)構(gòu)和普通的二極管基本相同 D 發(fā)光二極管是將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體器件，它只有在加正向電壓時才發(fā)光。 它利用光電導(dǎo)效應(yīng)工作， PN結(jié)工作在反偏狀態(tài)，當(dāng)光照射在 PN結(jié)上時，束縛電子獲
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