3.15pn接面CARoss材料科学与工程学系.PDF

3.15 pn 接面 C.A.Ross 材料科学与工程学系 参考数据：Pierret第5-6章 未加偏压(平衡)pn接面 想象一陡峭pn接面。在p侧有一高电洞浓度而n侧有高电子浓度。 沿着浓度梯度，载子会立即扩散。 这使得游离的掺杂质造成一空间电荷区，所产生的电场使载子的漂移与扩散流反 向。 平衡态时，漂移与扩散电流会达到平衡。 p 型 n 型 电子漂移 电子扩散 电洞漂移 电洞扩散 电荷密度 n 型 p 型 距离 高斯定理 在此ρ = e(p – n + N - N ) D A 能量(注：能带的位置) E =-dV/dx 空乏区宽度d = d + d p n 内建电压 Vo ：由早先的课程知 n = n exp (E - E )/kT i f i p = n exp (E - E )/kT i i f 跨过接面的费米能阶是平的： eV = (E - E ) - (E - E ) o f i n-type f i p-type = kT/e ln (n /n ) or kT/e ln (N N /n 2) n p A D i 使用空乏近似法，在p型ρ = - NAe，在n型为NDe E = N e d /ε ε= N e d /ε ε 当 x = 0 A p o r D p o r 2 2 V = (e /2εε ) (N d + N d ) o o r D A p d = √{(2εεV /e) (N /(N (N + N ))} o r o A D D A d = d + d = √{(2εεV /e) (N + N )/ N N } o r o D A A D 偏压的pn接面(外加偏压V ) A 由外加-ve在n侧 (或+ve在p侧) 之顺向偏压会提高n侧的能阶高度(或降低p侧的) 此举会降低电位障，在n侧的准费米能阶会较高。 可扩散之载子数以指数增加，因而造成扩散项之改变。 漂移项不会改变。 空乏区之外有一净扩散电流。 逆向偏压降低n侧的能阶 扩散会降低; 而漂移不会变。只有微小的反向电流。 反向电流会增加空乏区宽度 d = √{(2εε(V + V )/e) (N + N )/ N N } o r o A D A A D 理想二极管方程 在顺向偏压情况下，因有更多可扩散的载子，所以扩散流会增加。这可由费米函数 导出。当Ef远离能带边缘， f(E) = 1/ {1 + ex