內建電場

內建電場

電子和空穴的轉移在N型和P型各邊分別留下沒有載流子補償的固定的施主離子和受主離子。結果建立了兩個空間電荷層。這些荷電的施主離子和受主離子稱為空間電荷,空間電荷所在的區稱為空間電荷區,空間電荷區內形成的電場就稱為內建電場。在PN結中,假設N型材料和P型材料在實體上是分離的,則N型材料中,費米能級靠近導帶底,在P型材料中,費米能級靠近價帶頂,如右圖所示。費米能級在熱平衡時必定恆等,否則,根據修正的歐姆定律就要流過電流恆定費米能級的條件是通過電子從N型一邊轉移至P型一邊,空穴沿相反方向轉移實現的。

形成機制

通過費米能級解釋

內建電場內建電場

在PN結中,假設N型材料和P型材料在實體上是分離的,則N型材料中,費米能級靠近導帶底,在P型材料中,費米能級靠近價帶頂,如右圖所示。當P型材料和N型材料連線在一起時

費米能級在熱平衡時必定恆等,否則,根據修正的歐姆定律就要流過電流恆定費米能級的條件是通過電子從N型一邊轉移至P型一邊,空穴沿相反方向轉移實現的。

通過載流子的擴散和漂移得到分布

內建電場內建電場

當把N型和P型材料放在一起的時候,由於在P型材料中有多得多的空穴,它們將向N型一邊擴散。與此同時,在N型一邊的電子將沿著相反的方向向P型區擴散。由於電子和空穴的擴散,在互相靠近的N側和P側分別出現未被補償的、固定施主離子和受主離子。空間電荷建立了一個電場,即空間電荷區電場,又稱為內建電場。

其他半導體內建電場的例子

(1)大注入時出現的內建電場(這有利於提高BJT的電流增益和頻率、速度性能)。(2)不均勻摻雜所產生的內建電場(緩變基區電晶體的基區摻雜是不均勻的,產生出一個加速少數載流子運動的電場)。

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