21 4自建场 空闻电荷区 eGO⊙⊙|⊕⊕tsd aa⊙西西A ae|⊕⊕ 扩散 空穴 电子 漂移 图5.7PN结空间电荷区的形成及载流子导向 点专此处结束放殃 4合
21 图5．7 PN结空间电荷区的形成及载流子导向
22 =1.PN结的能带结构 以图58(a)所示兼并型P型和N型半导 体形成的PN结为例进行讨论,图中阴影部 分表示主要由电子占据的能带。 图58(b表示热平衡状态下PN结的能带, 由于一个热平衡系统只能有一个费密能级, 这要求原在P区和N区高低不同的费密能级 达到相同的水平。 点专此处结束放殃 4合
22 1. PN 以图5.8 (a)所示兼并型P型和N型半导 体形成的PN结为例进行讨论，图中阴影部 分表示主要由电子占据的能带。 图5.8(b)表示热平衡状态下PN结的能带， 由于一个热平衡系统只能有一个费密能级， 这要求原在P区和N区高低不同的费密能级 达到相同的水平
23 如果N区的能级位置保持不变,则P区的能级 应提高,从而使PN结的能带发生弯曲。能带是 用于描述电子能量的,PN结能带的弯曲正反映 空间电荷区的存在 在空间电荷区中,自建场从N区指向P区, 说明P区相对N区为负电位,用VD表示,称为接 触电位差,或称PN结势垒高度,P区所有能级的 电子都附加了eV的位能,从而使P区的能带相 对N区提高了eVD,同时eVD=EfE。 图中能带倾斜部分直接表明空间电荷区中电 位的变化 点专此处结束放殃 4合
23 如果N区的能级位置保持不变，则P区的能级 应提高，从而使PN结的能带发生弯曲。能带是 用于描述电子能量的，PN结能带的弯曲正反映 空间电荷区的存在。 在空间电荷区中，自建场从N区指向P区， 说明P区相对N区为负电位，用-VD表示，称为接 触电位差，或称PN结势垒高度，P区所有能级的 电子都附加了e VD的位能，从而使P区的能带相 对N区提高了e VD ，同时e VD =Efc-Efv。 图中能带倾斜部分直接表明空间电荷区中电 位的变化
兼并型P型半导体 兼井型N型半导体 24 导带 TMM6.1E 蓊带 价带 WE 图5.8PN结 P区 N区 的能带结构 (a)由电子占 tnnTnnrrnnN antonin 据的能带; (b)热平衡状 〔b) 态下PN结的 电子扩数迹 穴扩 能带; 长 长廛 (ErC (c)PN结加上 正向电压时 7mmm的能带。 (F) (c)
24 图5．8 PN结 的能带结构 (a)由电子占 据的能带； (b)热平衡状 态下PN结的 能带； (c)PN结加上 正向电压时 的能带。 n-p.swf
2 图58(c)示出PN结上加正向电压时的能带图, 正向电压Ⅴ削弱了原来的自建场,使势垒降低。 若N区能带保持不变,则P区的能带下移,下降 值应为eV。 般ⅴ<VD,在这种非热平衡状态下,费密 能级也发生分离,正向电压破坏了原来的平衡, 引起每个区域中的多数载流子流向对方,P区和 N区内的少数载流子比平衡时增加了,这些增多 的少数载流子称为“非平衡载流子”,其统计分 布仍可用费密分布描述,但这时的费密能级应为 准费密能级,我们用准费密能级E描述电子的统 计分布,用准费密能级E描述空穴的统计分布, 并有关系式:EfEs=eV 点专此处结束放殃 4合
25 图5.8(c)示出PN结上加正向电压时的能带图， 正向电压V削弱了原来的自建场，使势垒降低。 若N区能带保持不变，则P区的能带下移，下降 值应为eV。 一般V< VD ，在这种非热平衡状态下，费密 能级也发生分离，正向电压破坏了原来的平衡， 引起每个区域中的多数载流子流向对方，P区和 N区内的少数载流子比平衡时增加了，这些增多 的少数载流子称为“非平衡载流子”，其统计分 布仍可用费密分布描述，但这时的费密能级应为 准费密能级，我们用准费密能级Efc描述电子的统 计分布，用准费密能级Efv描述空穴的统计分布， 并有关系式： Efc-Efv =e0V