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(共13张PPT)
非平衡p-n结的能带图
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
正向偏压V
(p正，n负，V>0)
外加电场p→n
内建场n→p
→外加电场降低了内建场的强度，势垒降低
→n区的EF高于p区的EF
有电子从n区流进p区
——电注入
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
正偏下能带图
势垒区
扩散区
扩散区
Ln -xp 0 xn Lp
中性区
中性区
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
电流分布情况
电子漂移
空穴扩散
空穴漂移
电子扩散
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
反向偏压V
(p负，n正，V<0)
外加电场n→p
内建场n→p
→外加电场加强了内建场的强度，势垒升高
→n区的EF低于p区的EF
p区电子被不断的抽走
——少子的抽取
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
载流子分布
考虑三种情况下的能带图
载流子浓度的变化实际上是EF与导带底/价带顶的距离的变化
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非平衡p-n结的能带图
正偏下的非平衡少数载流子
——注入到n区的非平衡空穴浓度
——注入到p区的非平衡电子浓度
2023/3/10
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非平衡p-n结的能带图
反偏下的非平衡少数载流子
（形式与正偏相同）
=0
——相当于此处的空穴全被抽走
与反向偏压无关
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理想p-n结的电流电压关系
理想p-n模型
小注入条件
突变耗尽层条件——外加电压和接触电势差都降落在耗尽层上，耗尽层中的电荷是由电离施主和电离受主的电荷组成，耗尽层外的半导体是电中性的。因此，注入的少数载流子在p区和n区是纯扩散运动
通过耗尽层的电子和空穴为常量，不考虑耗尽层中的产生和复合作用
玻耳兹曼边界条件——在耗尽层两端，载流子的分布满足玻耳兹曼统计分布
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理想p-n结的电流电压关系
计算电流密度方法
计算势垒区边界处注入的非平衡少子浓度，以此为边界条件，计算扩散区中非平衡少子的分布
将非平衡载流子的浓度代入扩散方程，算出扩散密度，再算出少数载流子的电流密度
将两种载流子的扩散密度相加，得到理想p-n结模型的电流电压方程式
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11
理想p-n结的电流电压关系
以正偏为例
2023/3/10
12
理想p-n结的电流电压关系
代入
令
理想pn结模型的电流电压方程式（肖克来方程式）
——对反偏同样适用
2023/3/10
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理想p-n结的电流电压关系
讨论：
1.pn结具有单向导电性
正向偏压下，电流密度随电压指数增加，方程可表示为
反向偏压下
反向饱和电流密度

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