高二物理競(jìng)賽課件載流子擴(kuò)散與漂移

載流子擴(kuò)散與漂移根據(jù)載流子擴(kuò)散與漂移的觀點(diǎn)分析結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珘篤使空間電荷區(qū)內(nèi)建電勢(shì)差由下降到－V打破了PN結(jié)的熱平衡，使載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)即造成少子的正向注入且電流很大。反偏壓使空間電荷區(qū)內(nèi)建電勢(shì)差由上升到＋VR同樣打破了PN結(jié)的熱平衡，使載流子的漂移運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)這種漂移是N區(qū)少子空穴向P區(qū)和P區(qū)少子電子向N區(qū)的漂移，因此電流是反向的。由于少子數(shù)量很小因此電流很小且呈飽和狀態(tài)。1、PN結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)建電勢(shì)差解：方法1：設(shè)型的中性區(qū)的電勢(shì)為由得

類似地，得到P型中性區(qū)的電勢(shì)為因而，在N型一邊與P型一邊中性區(qū)之間的電位差為方法2：凈電子電流為

處于熱平衡時(shí)，In＝0。又因?yàn)?，所?/p>

又因?yàn)椋◥垡蛩固龟P(guān)系），所以從作積分，則2、導(dǎo)出加偏壓V的PN結(jié)空間電荷區(qū)邊緣非平衡少子濃度值。解：方法1、由自建電勢(shì)的表示式

有：

（1）與此類似，可以得到（2）由于加上偏壓V,結(jié)電勢(shì)變成因此，（1）式被修改為式中和分別為在N側(cè)和P側(cè)空間電荷層邊緣的電子濃度。對(duì)于低水平注入，N側(cè)的注入電子濃度與相比是很小的，因此我們可以假設(shè)，把這一條件和（1）式代入（3）式，得到（4）式和（5）式分別為書中（2-29）和（2-30）式它們確定了空間電荷層邊緣的少數(shù)載流子濃度。（3）（4）類似地，可有（5）方法2、：在處

(此為一般結(jié)果)

小注入：，此即書中（2-30）

大注入：

且

所以或

3、推導(dǎo)公式（2-37）：解：

(2),(3)分別代入(1)得：從中解出：（4）

（5）將（4）（5）代入（1）：（6）（6）式即為N側(cè)空穴分布。類似的，4、推導(dǎo)PN結(jié)空間電荷區(qū)的復(fù)合電流和產(chǎn)生電流即公式（2-57）和（2-61）解：見書P72－735、推導(dǎo)PN結(jié)I-V特性的溫度依賴關(guān)系。溫度效應(yīng)隱含于和，先考慮對(duì)溫度的依賴關(guān)系（相對(duì)來說，括號(hào)內(nèi)的參量對(duì)溫度變化不靈敏，可不計(jì)）：上式對(duì)T求導(dǎo)，所得的結(jié)果除以，得到由

及

，得到

（1）在大多數(shù)情況下，項(xiàng)可以忽略。（1）式反映了反向偏壓情況下，二極管特性的溫度效應(yīng)。在正向偏置情況下，