2022-2023学年高二物理 热电子发射理论 竞赛课件(共13张PPT)

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2022-2023学年高二物理 热电子发射理论 竞赛课件(共13张PPT)

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热电子发射理论
计算超越势垒的载流子数目(电流)就是热电子发射理论。
热电子发射理论
N型阻挡层很薄时:
电子的平均自由程远大于势垒宽度,
扩散理论不再适用.
电子在势垒区的碰撞可忽略,势垒高度起作用
以n型阻挡层为例,且假定势垒高度
势垒宽度
V与(Vs)0同号时,势垒高度提高,势垒宽度增大
厚度依赖于外加电压的势垒,叫肖特基势垒。
电子从金属到半导体所面临的势垒高度不随外加电压变化。从金属到半导体的电子流所形成的电流密度J m s是个常量,它应与热平衡条件下,即V=0时的 J s m大小相等,方向相反。因此,
考虑漂移和扩散,流过势垒的电流密度
V>0 时,若 qV>>kT, 则
V<0 时,若 qV >>kT, 则
JsD 随电压变化,不饱和
金属半导体接触伏安特性
V
I
扩散理论适用于
迁移率小的半导体
有效理查逊常数
热电子向真空发射的有效理查逊常数
由上式得到总电流密度为:
Ge, Si, GaAs的迁移率高,自由程大,它们的
肖特基势垒中的电流输运机构,主要是多子
的热电子发射。
热电子发射理论得到的伏-安特性与扩散理论
的一致。
3. 镜象力和隧道效应的影响
锗检波器的反向特性
若电子距金属表面的距离为x,则它与感应正电荷之间的吸引力,相当于该电子与位于(–x)处的等量正电荷之间的吸引力,这个正电荷称为镜象电荷。
在金属–真空系统中,一个在金属外面的电子,要在金属表面感应出正电荷,同时电子要受到正电荷的吸引。
(1)镜象力的影响
+
-
镜象电荷
电子
–x
n
x
镜 象 电 荷
这个吸引力称为镜象力,它应为
把电子从x点移到无穷远处,电场力所做的功
半导体和金属接触时,在耗尽层中,选(EF)m
为势能零点,由于镜像力的作用,电子的势能

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