高二物理竞赛课件载流子在半导体中的运动

载流子在半导体中的运动载流子在半导体中的运动第一节：半导体中的载流子及其运动当无外加电场作用时，半导体中的载流子做不规则热运动，对外不呈现电流在外加或内建电场作用下，载流子将有定向的“漂移运动”并产生漂移电流当载流子浓度分布不均匀时，将从高浓度区域向低浓度区域做定向运动，即“扩散运动”，同时产生扩散电流半导体中的电流为漂移电流与扩散电流之和PN结的形成第二节：半导体二极管的工作原理及特性在一块半导体单晶的一边掺入施主杂质，制成N型半导体；在另一边掺入受主杂质，制成P型半导体。在两种杂质半导体的交界面处即形成了PN结当P区和N区连接在一起构成PN结时，半导体的现实作用才真正发挥出来++++++------PN结的内电场与两种运动阻挡层(势垒层)：阻挡多子的扩散运动，但引起少子的漂移运动空间电荷区内建电场扩散++++++------漂移耗尽层阻挡层高阻区第二节：半导体二极管的工作原理及特性PN结中两种运动的动态平衡(一)空间电荷区内建电场扩散漂移耗尽层阻挡层多子的扩散运动形成扩散电流，并增加空间电荷区的宽度少子的漂移运动形成漂移电流，并减小空间电荷区的宽度当两种运动到达平衡时，空间电荷区的宽度也达到稳定++++++------第二节：半导体二极管的工作原理及特性PN结中两种运动的动态平衡(二)空间电荷区内建电场扩散漂移耗尽层阻挡层动态平衡时交界面两侧的空间电荷量、空间电荷区宽度、内建电场等参量均为常数，且与半导体材料、掺杂浓度、温度有关耗尽层为高阻区，空间电荷区以外的区域为低阻区++++++------第二节：半导体二极管的工作原理及特性总结：PN结形成的过程空间电荷区内建电场扩散漂移耗尽层阻挡层浓度差++++++------多子的扩散运动形成空间电荷区形成内电场促使少子漂移，阻止多子扩散多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡第二节：半导体二极管的工作原理及特性PN结的接触电位差与势垒宽度++++++------接触电位差：阻挡多子的扩散运动，又称为“电位势垒”或“势垒”空间电荷区内建电场势垒区的宽度主要是分布在掺杂浓度低的一侧第二节：半导体二极管的工作原理及特性PN结外加正向偏置电压时的特性(一)PN++++++------内电场P区接电源正极，N区接电源负极时，为正向接法（正偏）外电场势垒区的电位差减小阻挡层内的合成电场减小空间电荷总量减小空间电荷区变窄第二节：半导体二极管的工作原理及特性PN结外加正向偏置电压时的特性(二)PN++++++------内电场外电场扩散电流加大漂移电流基本不变正向电流的方向为由P区至N区，且随外加正向电压增加而增加第二节：半导体二极管的工作原理及特性？注意：PN结上的电压与外加正向电压和中性区电压之间的关系PN结外加反向偏置电压时的特性PN++++++------内电场P区接电源负极，N区接电源正极时，为反向接法（反偏）外电场势垒区的电位差增加阻挡层内的合成电场增加空间电荷总量增加空间电荷区变厚第二节：半导体二极管的工作原理及特性反向电流又被称为反向饱和电流，且对温度变化非常敏感PN结的单向导电性PN结加正向电压时，呈现低的正向电阻，具有较大的正向电流，且正向电流随正向电压的大小急剧改变由此可以得出结论，PN结具有单向导电性：