高二物理競賽理想pn結(jié)模型電流電壓方程（利用連續(xù)性方程）課件

理想pn結(jié)模型電流電壓方程（利用連續(xù)性方程）符合以下假設(shè)條件的pn結(jié)稱為理想pn結(jié)模型：（1）小注入條件：注入的少數(shù)載流子濃度比平衡多數(shù)載流子濃度小得多；（2）突變耗盡層條件：外加電壓和接觸電勢差都降落在耗盡層上，耗盡層中的電荷是由電離施主和電離受主的電荷組成，耗盡層外的半導(dǎo)體是電中性的。因此，注入的少數(shù)載流子在p區(qū)和n區(qū)是純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；（3）通過耗盡層的電子和空穴電流為常量，不考慮耗盡層中載流子的產(chǎn)生及復(fù)合作用；（4）玻耳茲曼邊界條件：在耗盡層兩端，載流子分布滿足玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布。1.理想pn結(jié)模型電流電壓方程（利用連續(xù)性方程）pp’處的空穴濃度：，電子濃度nn’處的電子濃度：，空穴濃度反向p-n結(jié)電流分布pnp’n’反向偏壓下p-n結(jié)的費(fèi)米能級空穴擴(kuò)散區(qū)電子濃度高，EFn變化小空穴濃度小，EFp變化大電子擴(kuò)散區(qū)空穴濃度高，EFp變化小電子濃度小，EFn變化大EFp-EFn=qV勢壘區(qū)變化忽略不計(jì)pp’處的空穴濃度：，電子濃度nn’處的電子濃度：，空穴濃度計(jì)算流過pn結(jié)電流密度的步驟1.根據(jù)準(zhǔn)費(fèi)米能級計(jì)算勢壘區(qū)邊界nn'和pp'處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度：以正偏壓為例，對反向偏壓也成立耗盡區(qū)邊界注入p區(qū)的非平衡電子濃度：耗盡區(qū)邊界注入n區(qū)的非平衡空穴濃度：2.以邊界nn'和pp'處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度作邊界條件，解擴(kuò)散區(qū)中載流子連續(xù)性方程式，得到擴(kuò)散區(qū)中非平衡少數(shù)載流子的分布；N區(qū)（空穴擴(kuò)散區(qū)）P區(qū)（電子擴(kuò)散區(qū)）3.將非平衡少數(shù)載流子的濃度分布代入擴(kuò)散方程，算出擴(kuò)散流密度后，再算出少數(shù)載流子的電流密度：N區(qū)（空穴擴(kuò)散區(qū)）P區(qū)（電子擴(kuò)散區(qū)）4.將兩種載流子的擴(kuò)散電流密度相加，得到理想pn結(jié)模型的電流電壓方程式勢壘區(qū)的產(chǎn)生-復(fù)合可以忽略，因此耗盡區(qū)兩側(cè)的空穴/電子電流密度相等定義反向偏壓反向電壓很大時(shí)，邊界處的少子可以認(rèn)為是零（濃度梯度不隨電壓變化），擴(kuò)散電流不隨電壓變化，電流小且趨于不變。正向：反向：理想pn結(jié)模型電流電壓方程肖克萊方程式

p區(qū)電子擴(kuò)散長度電子擴(kuò)散系數(shù)(k0T/q)≈0.026V

理想p-n

結(jié)的

J-V

曲線p-n