2022-2023学年高二物理竞赛课件：能带的弯曲

能带的弯曲

能带的弯曲P型半导体N型半导体反型层

但np＝ni2仍然成立x0WMWMSeV0WSeV0(a)图8.7金属与N型半导体接触在接触表面层，多子被大量耗尽而少子浓度积累很高时，导电类型可发生变化，形成反型层，成为物理P－N结。反型层的出现一定是在出现多子耗尽层后。

图8.8金属与P型半导体接触(b)x0WMWMSWSeV0在接触表面层，多子浓度积累很高时，可导致这个层变成简并半导体。

图8.7金属与N型半导体接触x0WMWMSWSeV0(b)(a)图8.8金属与P型半导体接触x0WMWMSWSeV0简并层的出现一定是出现在多子积累情况。在本征半导体中，无论还是，能带的弯曲都使接触表面层的电导率增大，如图8.9所示。

图8.9金属与本征半导体接触半导体接触表面层空间电荷区厚度x0的计算：假设电场渗透到N型半导体中的深度为x0

，则半导体接触表面层空间电荷区厚度为x0。设该半导体中施主杂质全部电离，即x0WMWMSeV0WSeV0(a)图8.7金属与N型半导体接触在接触表面层，导带电子的能量为电子能量变化量为：则由(8.7)式：

由于接触电势差全部落在半导体的接触表面层中，则认为：x0WMWMSeV0WSeV0(a)图8.7金属与N型半导体接触即半导体表面x0范围内的自由电子全部流入金属，只剩下电离施主的正电荷。则由(8.7)式得到：(8.47)空间电荷层的泊松方程(8.5)式为：该方程一般解为：x0WMWMSeV0WSeV0(a)图8.7金属与N型半导体接触电场渗透距离为x0，则边界条件为：代入(8.49)式得到：(8.49)则(8.49)式，N型半导体接触表面层中的电势与空间位置x的关系为：x0WMWMSeV0WSeV0(a)图8.7金属与N型半导体接触X=0时的边界条件为：代入(8.52)式得到：(8.52)从上式看出：N0越小，(WM-WS)越大，x0越大。引入德拜屏蔽长度公式Ld，n型半导体和p型半导体接触，接触处形成N型－P型过渡的区域，即形成P－N结。N型半导体中电子浓度远大于空穴浓度；P型半导体中空穴浓度远大于电子浓度；这两块半导体接触形成P－N结时，由于存在载流子浓度梯度，P型半导体(P区)中的空穴向N型半导体(N区)扩散，N区中的电子向P区扩散。在P区，空穴离开后，留下了不可动的电离受主(负电荷)，在P－N结P区一侧形成一个负的电荷区。在N区，电子离开后，留下了不可动的电离施主(正电荷)，在P－N结N区一侧形成一个正的电荷区。这些正、负电荷所形成的区域称为P－N结的空间电荷区。结PNP－N结的空间电荷区空间电荷区正的电荷产生了从正电荷指向负电荷，即从N区指向P区的电场，即P－N结的自建电场Ei。在自建电场的作用下，载流子做漂移运动。显然，电子和空穴的漂移运动方向与它们各自的扩散运动方向相反。因此，自建电场起着阻碍电子和空穴继续扩散的作用。同时,自建电场也逐渐增强，加剧了载流子的漂移运动。在无外加电场时，载流子的扩散和漂移最终达到动态平衡。平衡后，载流子的扩散电流和漂移电流大小相等、方向相反，相互抵消，因此，流过P－N结的净电流为零。这时，空间电荷数量、空间电荷区宽度、自建电场都不再变化。这时的P－N结称为平衡P－N结。PNP－N结的空间电荷区随着扩散运动的进行，空间电荷逐渐增多，空间电荷区逐渐扩大;只有P区多子空穴浓度(PP0)等于N区多子电子浓度(NN0)时，空间电荷区中，正电荷区厚度＝负电荷区厚度，即

若