高二物理競賽廣義歐姆定律課件

1、廣義歐姆定律均勻半導(dǎo)體中的電流均勻中性半導(dǎo)體，導(dǎo)帶與費米能級之間的距離不變說明：費米能級的差異引起載流子流動非均勻半導(dǎo)體中的電流在平衡態(tài)時，凈電流為0具有電勢量綱非簡并情況下載流子遷移率和擴散系數(shù)之間的關(guān)系——可適用于非平衡載流子遷移率和擴散系數(shù)都是由載流子平均自由時間限制的。平均自由時間長，載流子可以在濃度差更大的兩點間實現(xiàn)交換。通過平均自由時間相互聯(lián)系適用范圍由非簡并近平衡情形推出（未考慮復(fù)合）可適用于非平衡載流子（獲得穩(wěn)定速度分布的時間遠(yuǎn)小于非平衡載流子壽命）

應(yīng)小于平均熱運動速度半導(dǎo)體內(nèi)的總電流連續(xù)性方程式擴散：單位時間單位體積中空穴積累率空穴濃度（x，t）漂移：空穴積累率=復(fù)合：其他：gpx處空穴隨時間的變化率=x處空穴積累率+x處空穴產(chǎn)生率－x處空穴復(fù)合率連續(xù)性方程（漂移、擴散同時存在時少數(shù)載流子）漂移：單位時間單位體積中空穴積累率連續(xù)性方程式（三維）（一維）說明：樣品足夠厚時，注入空穴所產(chǎn)生的擴散電流密度就相當(dāng)于該處的過?？昭ㄒ运俣菵p/Lp運動的結(jié)果，注入表面處（x=0）的空穴電流密度為假設(shè)在一塊均勻摻雜的n型半導(dǎo)體某一表面恒定注入少數(shù)載流子△p，計算小注入情況下的電流密度。恒定注入少子（一維穩(wěn)態(tài)擴散方程式）

樣品足夠厚

(1)求恒定注入下的電流密度：連續(xù)性方程應(yīng)用：光照在均勻摻雜的n型半導(dǎo)體中均勻地產(chǎn)生非平衡載流子穩(wěn)定時，過?？昭舛葹?△p)0

t=0時，光照停止，gp=0用電導(dǎo)衰減法測壽命測量少數(shù)載流子遷移率t<0時，在x=0處加光脈沖t=0時停止光照無外電場有外電場E求t>0時非平衡少子的分布1.無外場，連續(xù)性方程：試探解有外場E，連續(xù)性方程：波包在電場作用下出現(xiàn)漂移運動，令試探解停止脈沖后，測量Δt時間內(nèi)脈沖漂移距離x,可由

計算得到漂移遷移率當(dāng)V＝0時，存在相同能量的量子態(tài)，費米能級以上的量子態(tài)沒有電子，以下沒有空量子態(tài)。當(dāng)很小，n區(qū)導(dǎo)帶中的電子可能穿過隧道到p區(qū)價帶中，產(chǎn)生正向電流。（a，1）當(dāng)V增加（Vp），p區(qū)費米能級與n區(qū)導(dǎo)帶底一樣，n區(qū)的導(dǎo)帶中的電子可能全部穿過隧道到p區(qū)的價帶中空量子態(tài)。（b，2）電壓較低時，以隧道電流為主比正擴散電流大當(dāng)V增加，相同能量的量子態(tài)（n區(qū)導(dǎo)帶電子數(shù)及p區(qū)接受電子的空量子態(tài)）減少，隧道電流減小。（c，3）當(dāng)V＝Vv,，n區(qū)導(dǎo)帶底和p區(qū)價帶頂一樣高，無能量相同的量子態(tài)，隧道電流為零。（d，4）

Iv(谷值電流)大于正向擴散電流（谷值電壓）當(dāng)V大于Vv，擴散電流成為主要的，與一般p-n結(jié)的正向特性基本一樣。反向偏壓時，p區(qū)相對n區(qū)升高，存在能量相同的量子態(tài)，p區(qū)中的價帶電子就可以穿過隧道到n區(qū)導(dǎo)帶中，產(chǎn)生反相隧道電流，V增加，穿過隧道的電子數(shù)大大增加，反向電流增加。（e，5）（與一般p-n結(jié)不同）簡并半導(dǎo)體能帶邊緣的延伸，導(dǎo)致相同能量的量子態(tài)存在禁帶中的深能級雜質(zhì)或缺陷一般p－n結(jié)：說明：隧道結(jié)利用多子隧道效應(yīng)工作，單位時間通過p-n結(jié)的多子數(shù)目起伏小，噪聲低。重?fù)诫s的簡并半導(dǎo)體制成，溫度對多子濃度影響小，隧道二極管工作溫度范圍增大。隧道效應(yīng)本質(zhì)上是一量子躍遷過程，電子穿過勢壘極其迅速，可以工作在高頻領(lǐng)域。