基于载流子双极输运的二极管电流模型-兰州大学.PDF

第49 卷 第6 期 兰 州 大 学学报 （自然科学版） Vol. 49 No. 6 2013 年12 月 Journal of Lanzhou University (Natural Sciences) Dec. 2013 文章编号: 0455-2059(2013)06-0833-05 基于载流子双极输运的二极管电流模型 朱延超, 杨 建红 兰州大 学物理 科学与技 术 学院, 兰州 730000 摘 要: 讨论在 考 虑过剩 多 子、双 极 漂 移、双 极 扩 散以及 丹倍 电场作 用 下 p-n 结载流 子的输运问题. 采用 不 同 于 统肖克莱 理 论的方法, 从 过剩 多 子角度 入手, 以长 基 区 p+-n 结的n 型准中性 区为例 , 研 究 了其中的载流 子输运. 在 考 虑双 极扩 散和双 极 漂移过程 后, 指 出因双 极扩 散而产 生 的丹倍 电场在调 节 载流 子输运中的重要 作 用, 并 用 实验测 量、理 论分 析 和 数值 模拟 方法对双 极 输运和 丹倍 电场 与 过剩 多 子之 间 的关系加 以验证. 指 出在 一个 扩 散长 度 内多 子电子的漂 移电流 受到 丹倍 电场 强 有 力 的调 节作 用. 提 出了考 虑丹倍 电场 后 的漂 移 电流 以及另 外 三种电流 分量和 总 电流模型, 其结果 和 数值 模拟相符, 这一 模型 有 助 于 更加 全面准确 地理 解半 导体 p-n 结理 论. 关键词: p-n 结; 过剩 多 子; 双 极 输运; 丹倍 电场; 多 子漂移电流 中图分类号: O475 文献标识码: A p-n junction current model based on the carrier ambipolar transportation ZHU Yan-chao, YANG Jian-hong School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China Abstract: The carrier transport characteristics of p-n junction were discussed in the consideration of excess majority bipolar drift, ambipolar diffusion and the effect of Dember field. A method different from the traditional Shockley theory was used, with a long based p+-n junction as an example, to study the carrier transportation. In view of the bipolar drift and ambipolar diffusion, the significant role of Dember field in modulating the carrier transport was indicated. The relation of ambipolar transport, Dember field and excess majority carrier was testified by experimental measurement, analysis and numerical simulation. Within a diffusion length the majority-electron drift current was enhanced dramatically by Dember field. The analytical model of majority- electron current and total cu