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熱電子發(fā)射理論熱電子發(fā)射理論假設(shè)流過勢(shì)壘的電流主要受電子越過勢(shì)壘的過程限制。適于電子的平均自由程遠(yuǎn)大于勢(shì)壘區(qū)寬度的半導(dǎo)體。平衡時(shí),界面處半導(dǎo)體側(cè)的電子濃度:流過勢(shì)壘的電流密度:半導(dǎo)體勢(shì)壘區(qū)與中性區(qū)存在濃度梯度,所以有擴(kuò)散電流。有外加電壓時(shí),存在漂移電流。利用:得到:根據(jù):同乘以得到:積分:利用邊界條件:由于隨x增加迅速減小只考慮在x=0附近2xxd>>x2積分,得到:其中討論:1)當(dāng)qV﹥﹥k0T,有J=JsDexp(qV/k0T),為通常情況。2)當(dāng)-qV﹥﹥k0T,則J=-JsD,不飽和,JsD隨外加電壓的升高而增加。單位時(shí)間入射到單位面積上的電子數(shù)為:nVth/4,平衡時(shí),由半→金的熱電子發(fā)射電流密度與金→半都為:當(dāng)V>0時(shí),界面處半導(dǎo)體側(cè)勢(shì)壘高度降低,電子濃度:當(dāng)V>0時(shí),由半→金的電子流密度:金屬一側(cè)勢(shì)壘高度不變,實(shí)際凈正向電流密度為:其中:令∴其中:.兩個(gè)理論模型的比較1、擴(kuò)散理論的:J=J[exp(qVkT)?1]JSD不飽和,與外加電壓相關(guān)。熱電子發(fā)射理論:J=J[exp(qV/kT)?1]JsT與外加電壓無關(guān),但強(qiáng)烈依賴于溫度。2、擴(kuò)散理論適于勢(shì)壘區(qū)寬度遠(yuǎn)大于電子的平均自由程的半導(dǎo)體,如氧化亞銅,非晶硅。熱電子發(fā)射理論適于勢(shì)壘區(qū)寬度遠(yuǎn)小于電子的平均自由程的半導(dǎo)體,如Ge、Si、GaAs等。理論模型與實(shí)測(cè)結(jié)果的偏差(影響因素)1.鏡像力的影響:在金屬、真空系統(tǒng)中,一個(gè)在金屬外面的電子,要在距離金屬表面同樣距離(在金屬內(nèi)部)感應(yīng)出等量的正電荷,這個(gè)正電荷稱為鏡像電荷,電子和鏡像電荷之間的吸引力稱為鏡像力。鏡像力引起的勢(shì)壘降低,并隨反向電壓的增加而增大。從而使反向電流增加。鏡像力在反向電壓
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