固體的能帶結(jié)構(gòu)介紹(編輯修改稿)
2025-01-26 03:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 na），兩種雜質(zhì)有補(bǔ)償作用： 若 nd ? na—— 為 n型（施主） 若 nd ? na—— 為 p型（受主）利用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，可以制成 pn 結(jié)。167。 p n 結(jié)一 . p n 結(jié)的形成 在 n 型 半導(dǎo)體基片的一側(cè) 摻入較高濃度的面附近 產(chǎn)生了一個(gè) 內(nèi)建阻止電子和空穴進(jìn)一步擴(kuò)散。電子和空穴的擴(kuò)散，在 p型和 n型半導(dǎo)體 交界p型半導(dǎo)體 (補(bǔ)償作用 )。受主雜質(zhì) ，（電）場該區(qū)就成為n型p型 內(nèi)建場大到一定程度，不再有凈電荷的流動(dòng)，達(dá)到了新的平衡。 在 p型和 n型交界面附近形成的這種特殊結(jié)構(gòu)稱為 pn結(jié)（阻擋層，耗盡層） ，其厚度約為 ?m。 pn結(jié)p型 n型U0電勢電子電勢能pn結(jié)np 由于 pn結(jié)的存在， 電子 的能量應(yīng)考慮進(jìn)勢 這使電子能帶出現(xiàn)彎曲：空帶空帶pn結(jié)施主能級受主能級滿帶滿帶壘帶來的 附加勢能 。二 . p n結(jié)的單向?qū)щ娦?. 正向偏壓pn結(jié)的 p型區(qū)接電源正極，叫 正向偏壓。向 p區(qū)運(yùn)動(dòng)，阻擋層勢壘 降低 、變窄，有利于 空穴向 n區(qū)運(yùn)動(dòng)，也有利于 電子和 反向，這些都形成 正向電流（ mＡ級）。p型 n型I+ ? 外加正向電壓越大，形成的正向電流也越大，且呈 非線性的伏安特性。U（伏）302010（毫安）正向0I鍺管的伏安特性曲線2. 反向偏壓pn結(jié)的 p型區(qū)接電源負(fù)極，叫 反向偏壓。也不利于電 阻擋層勢壘升高、變寬，不利于空穴向 n區(qū)運(yùn)動(dòng)，和 同向，會(huì)形成很弱的反向電流， 稱漏電流（ ?Ａ級）。I無正向電流p型 n型+?子向 p區(qū)運(yùn)動(dòng)。 但是由于少數(shù)載流子的存在， 當(dāng)外電場很強(qiáng)，反向電壓超過某一數(shù)值后，反向電流會(huì)急劇增大 — 反向擊穿。V (伏 )I102030（微安）反向2030 用 p ? n結(jié)的 單向?qū)щ娦?，擊穿電壓?p ? n結(jié)的 光生伏特效應(yīng)， 可制成光 電池。p n結(jié)的應(yīng)用：做 整流、開關(guān) 用。 加反向偏壓時(shí)， p ? n結(jié)的伏安特性曲線如左圖。可制成 晶體二極管 （ diode），半導(dǎo)體發(fā)光二極管 發(fā)光二極管定義和應(yīng)用 根據(jù)應(yīng)用劃分的超高亮度發(fā)光二極管市場LED水下燈飾 LED照明的會(huì)議室汽車燈 草坪燈 LED特點(diǎn)： 電壓低，小于 5伏； 響應(yīng)時(shí)間短，幾十 nS； 壽命長，幾萬小時(shí)以上 。 耗能低； 無污染 LED應(yīng)用： 背光源 、 大屏幕顯示、燈具、防偽、生物、醫(yī)學(xué)白光 LED流明效率達(dá)到 150流明 /瓦（ lm/W ）流明效率已經(jīng)超過日光燈（ 80lm/W) 在電流作用下， n型層的電子和 p型層的空穴發(fā)生擴(kuò)散，電子和空穴復(fù)合發(fā)光。 LED發(fā)光原理 可見光波長： 380nm～ 770nm(700nm), 發(fā)光二極管波長：紫 :380410nm。 藍(lán) :430480nm。 綠 :510550nm。 黃 :570600nm。 紅 :620700nm 發(fā)光波長由光子能量決定 ,光子能量一般由禁帶寬度決定光子能量 :E= hυ υ：頻率， h：普朗克常數(shù) （ 1015eVs） 發(fā)光波長 :λ =c/υ =hc/E=1240/E（ nm） 禁帶寬度 , 發(fā)光波長： 620nm 白光 LED發(fā) 光原理 1:藍(lán)光芯片激發(fā)黃光熒光粉 : 成本低 ,應(yīng)用最廣2:紫光或紫外光芯片激發(fā)藍(lán) ,黃 ,紅熒光粉 芯片發(fā)光效率不高3:紅 ,綠 ,藍(lán)芯片組合 成本高 ,高檔場所應(yīng)用l注入的電子和空穴數(shù)目；l非輻射復(fù)合中心的數(shù)目；l 輻射復(fù)合幾率；l出光效率 決定 LED強(qiáng)度因素hvn pl 獲得較高載流子濃度的 p型和 n型材料；l 減少缺陷和雜質(zhì)濃度；l 提高電子和空穴的復(fù)合幾率；l 提高出光效率。 提高 LED性能途徑提高復(fù)合幾率（ 內(nèi)量子效率 ） :量子阱結(jié)構(gòu)提高出光效率(1)發(fā)光波長（ λ）；一般用 nm表示。(2)正向電壓 :20mA時(shí)所用電壓；一般用 Vf 。(3)輸出光功率 : 20mA時(shí)的輸出光功率，用 mW ， W 表示。 20mA時(shí)的輸出光功率，單位：坎
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