2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：非平衡p-n結(jié)的能帶圖

非平衡p-n結(jié)的能帶圖2024/5/172非平衡p-n結(jié)的能帶圖正向偏壓V(p正，n負(fù)，V>0)外加電場(chǎng)p→n內(nèi)建場(chǎng)n→p→外加電場(chǎng)降低了內(nèi)建場(chǎng)的強(qiáng)度，勢(shì)壘降低→n區(qū)的EF高于p區(qū)的EF有電子從n區(qū)流進(jìn)p區(qū)——電注入2024/5/173非平衡p-n結(jié)的能帶圖正偏下能帶圖勢(shì)壘區(qū)擴(kuò)散區(qū)擴(kuò)散區(qū)Ln-xp

0xnLp中性區(qū)中性區(qū)2024/5/174非平衡p-n結(jié)的能帶圖電流分布情況電子漂移空穴擴(kuò)散空穴漂移電子擴(kuò)散2024/5/175非平衡p-n結(jié)的能帶圖反向偏壓V(p負(fù)，n正，V<0)外加電場(chǎng)n→p內(nèi)建場(chǎng)n→p→外加電場(chǎng)加強(qiáng)了內(nèi)建場(chǎng)的強(qiáng)度，勢(shì)壘升高→n區(qū)的EF低于p區(qū)的EFp區(qū)電子被不斷的抽走——少子的抽取2024/5/176非平衡p-n結(jié)的能帶圖載流子分布考慮三種情況下的能帶圖載流子濃度的變化實(shí)際上是EF與導(dǎo)帶底/價(jià)帶頂?shù)木嚯x的變化2024/5/177非平衡p-n結(jié)的能帶圖正偏下的非平衡少數(shù)載流子——注入到n區(qū)的非平衡空穴濃度——注入到p區(qū)的非平衡電子濃度2024/5/178非平衡p-n結(jié)的能帶圖反偏下的非平衡少數(shù)載流子（形式與正偏相同）=0——相當(dāng)于此處的空穴全被抽走與反向偏壓無(wú)關(guān)2024/5/179理想p-n結(jié)的電流電壓關(guān)系理想p-n模型小注入條件突變耗盡層條件——外加電壓和接觸電勢(shì)差都降落在耗盡層上，耗盡層中的電荷是由電離施主和電離受主的電荷組成，耗盡層外的半導(dǎo)體是電中性的。因此，注入的少數(shù)載流子在p區(qū)和n區(qū)是純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)通過(guò)耗盡層的電子和空穴為常量，不考慮耗盡層中的產(chǎn)生和復(fù)合作用玻耳茲曼邊界條件——在耗盡層兩端，載流子的分布滿足玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布2024/5/1710理想p-n結(jié)的電流電壓關(guān)系計(jì)算電流密度方法計(jì)算勢(shì)壘區(qū)邊界處注入的非平衡少子濃度，以此為邊界條件，計(jì)算擴(kuò)散區(qū)中非平衡少子的分布將非平衡載流子的濃度代入擴(kuò)散方程，算出擴(kuò)散密度，再算出少數(shù)載流子的電流密度將兩種載流子的擴(kuò)散密度相加，得到理想p-n結(jié)模型的電流電壓方程式2024/5/1711理想p-n結(jié)的電流電壓關(guān)系以正偏為例2024/5/1712理想p-n結(jié)的電流電壓關(guān)系代入令理想pn結(jié)模型的電流電壓方程式（肖克來(lái)方程式）——對(duì)反偏同樣適用2024/5/1713理想p-n結(jié)的電流電壓關(guān)