准费米能级与大注入效应.pptVIP

将大注入的 pn(x) 表达式代入 Jp 中，得 同理，若 P 区发生大注入时的电子电流为 由此可见，当发生大注入时，PN 结的电流电压关系为 这时，PN 结的 lnI ~V 特性曲线的斜率，将会从 小注入时的 ( q/kT ) 过渡到 大注入时的 ( q/2kT ) 。 　 （2-94） （2-95） 注入的程度取决于外加电压的大小。设由小注入向大注入过渡的 转折电压（膝点电压）为 VK ,则通过令小注入和大注入的空穴电流密度表达式相等，可解得 N 区的转折电压为 5、转折电压 同理可得 P 区的转折电压为 试问 VKN 与 VKP 各为多少？当外加电压 V = 0.80 V 时，pn(xn) 与np(-xp) 各为多少？ 例 2.1 某硅突变结的 解： 对于 N 区，V VKN ，为大注入， 对于 P 区，V VKP ，为小注入， 2.2.6 薄基区二极管 前面讨论少子浓度的边界条件时曾假设 中性区长度远大于少子扩散长度。 P N 这时中性区外侧的非平衡少子浓度的边界条件是 薄基区二极管 是指，PN 结的某一个或两个 中性区的长度小于少子扩散长度 。 P N WB 0 这时其扩散电流 Jd 会因为少子浓度的边界条件不同而有所不同。 但势垒区产生复合电流 Jgr 的表达式无任何变化。 假设在WB处有个欧姆接触 上图 N 型区内的非平衡少子浓度边界条件为 （ ， 称为空穴的 扩散长度，典型值为 10 ?m ） 利用上述边界条件，求解扩散方程得到的 N 区中的非平衡少子分布 ?pn(x) 为 式中， 上式实际上可以适用于任意 WB 值。当 WB →∞ 时，上式近似为 对于薄基区二极管，WB Lp ，利用近似公式 ( |u| 1 时) ，得 上式对正、反向电压都适用。类似地可得 P 区中的非平衡少子分布 ?np(x) 的表达式。薄基区二极管中的少子分布图为 当 WB Lp 时的空穴扩散电流密度为 与厚基区二极管的扩散电流密度公式相比，差别仅在于分别用 WB 、WE 来代替 Lp 、Ln 。 当 WE Ln 时 电子扩散电流密度 结论： 1、WB LP,薄基区二极管扩散电流密度远大于厚基区二极管的扩散电流密度; 2、n区内少子的浓度近似为距离的线性函数，少子扩散电流密度为常量 电流恒定表示少子不存在复合过程 补充题1：设计一个PN结，以满足最大电场和电压要求。 已知：T=300K时，硅PN结的掺杂浓度 2.3 准费米能级与大注入效应 平衡时的载流子浓度可表示为 2.3.1 自由能与费米能级 在平衡状态时，存在统一的费米能级 EF ，即电子与空穴有相同的费米能级，并且费米能级在半导体内处处相等。 Ei N型半导体 P型半导体 2.3.2 准费米能级 在非平衡情形，不存在统一的费米能级，但同一种粒子在同一地点的能量分布仍与费米分布函数形式相同，为了能用类似描述平衡状态的公式来描述非平衡状态的载流子浓度分布，引入了 准费米能级 的概念。 设 EFp与 EFn分别为空穴与电子的准费米能级，且均可随 x 而变化，则非平衡状态时的空穴和电子浓度仍可表示为 比较以上两式可知，耗尽区中两种准费米能级之差为 由第 2.1 节已知在耗尽区中 外加正向电压时的 PN 结能带图 耗尽区中， 这个差值就是势垒高度比平衡时降低的数值。 耗尽区中同样有 这个差值就是势垒高度比平衡时增高的数值。 外加反向电压时的 PN 结能带图 小注入条件：注入某区边界附近的非平衡少子浓度远小于该区的平衡多子浓度。即 2.3.3 大注入效应 PN 结在正向电压下，势垒区的两侧均有非平衡少子注入。以 N 区为例，当有 ?pn 注入时，由于静电感应作用，在 N 区会出现相同数量的 ?nn 以使该区仍保持大体上的 电中性。 N 区少子 N 区多子 且 在 N 区中 xn 附近， 或在 P 区中（- xp ）附近， 1、小注入条件与大注入条件 N 区 这时非平衡少子可以忽略，即