高二物理競(jìng)賽廣義歐姆定律課件

1、廣義歐姆定律均勻半導(dǎo)體中的電流均勻中性半導(dǎo)體，導(dǎo)帶與費(fèi)米能級(jí)之間的距離不變說(shuō)明：費(fèi)米能級(jí)的差異引起載流子流動(dòng)非均勻半導(dǎo)體中的電流在平衡態(tài)時(shí)，凈電流為0具有電勢(shì)量綱非簡(jiǎn)并情況下載流子遷移率和擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系——可適用于非平衡載流子遷移率和擴(kuò)散系數(shù)都是由載流子平均自由時(shí)間限制的。平均自由時(shí)間長(zhǎng)，載流子可以在濃度差更大的兩點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)交換。通過(guò)平均自由時(shí)間相互聯(lián)系適用范圍由非簡(jiǎn)并近平衡情形推出（未考慮復(fù)合）可適用于非平衡載流子（獲得穩(wěn)定速度分布的時(shí)間遠(yuǎn)小于非平衡載流子壽命）

應(yīng)小于平均熱運(yùn)動(dòng)速度半導(dǎo)體內(nèi)的總電流連續(xù)性方程式擴(kuò)散：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位體積中空穴積累率空穴濃度（x，t）漂移：空穴積累率=復(fù)合：其他：gpx處空穴隨時(shí)間的變化率=x處空穴積累率+x處空穴產(chǎn)生率－x處空穴復(fù)合率連續(xù)性方程（漂移、擴(kuò)散同時(shí)存在時(shí)少數(shù)載流子）漂移：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位體積中空穴積累率連續(xù)性方程式（三維）（一維）說(shuō)明：樣品足夠厚時(shí)，注入空穴所產(chǎn)生的擴(kuò)散電流密度就相當(dāng)于該處的過(guò)剩空穴以速度Dp/Lp運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，注入表面處（x=0）的空穴電流密度為假設(shè)在一塊均勻摻雜的n型半導(dǎo)體某一表面恒定注入少數(shù)載流子△p，計(jì)算小注入情況下的電流密度。恒定注入少子（一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程式）

樣品足夠厚

(1)求恒定注入下的電流密度：連續(xù)性方程應(yīng)用：光照在均勻摻雜的n型半導(dǎo)體中均勻地產(chǎn)生非平衡載流子穩(wěn)定時(shí)，過(guò)?？昭舛葹?△p)0

t=0時(shí)，光照停止，gp=0用電導(dǎo)衰減法測(cè)壽命測(cè)量少數(shù)載流子遷移率t<0時(shí)，在x=0處加光脈沖t=0時(shí)停止光照無(wú)外電場(chǎng)有外電場(chǎng)E求t>0時(shí)非平衡少子的分布1.無(wú)外場(chǎng)，連續(xù)性方程：試探解有外場(chǎng)E，連續(xù)性方程：波包在電場(chǎng)作用下出現(xiàn)漂移運(yùn)動(dòng)，令試探解停止脈沖后，測(cè)量Δt時(shí)間內(nèi)脈沖漂移距離x,可由

計(jì)算得到漂移遷移率當(dāng)V＝0時(shí)，存在相同能量的量子態(tài)，費(fèi)米能級(jí)以上的量子態(tài)沒(méi)有電子，以下沒(méi)有空量子態(tài)。當(dāng)很小，n區(qū)導(dǎo)帶中的電子可能穿過(guò)隧道到p區(qū)價(jià)帶中，產(chǎn)生正向電流。（a，1）當(dāng)V增加（Vp），p區(qū)費(fèi)米能級(jí)與n區(qū)導(dǎo)帶底一樣，n區(qū)的導(dǎo)帶中的電子可能全部穿過(guò)隧道到p區(qū)的價(jià)帶中空量子態(tài)。（b，2）電壓較低時(shí)，以隧道電流為主比正擴(kuò)散電流大當(dāng)V增加，相同能量的量子態(tài)（n區(qū)導(dǎo)帶電子數(shù)及p區(qū)接受電子的空量子態(tài)）減少，隧道電流減小。（c，3）當(dāng)V＝Vv,，n區(qū)導(dǎo)帶底和p區(qū)價(jià)帶頂一樣高，無(wú)能量相同的量子態(tài)，隧道電流為零。（d，4）

Iv(谷值電流)大于正向擴(kuò)散電流（谷值電壓）當(dāng)V大于Vv，擴(kuò)散電流成為主要的，與一般p-n結(jié)的正向特性基本一樣。反向偏壓時(shí)，p區(qū)相對(duì)n區(qū)升高，存在能量相同的量子態(tài)，p區(qū)中的價(jià)帶電子就可以穿過(guò)隧道到n區(qū)導(dǎo)帶中，產(chǎn)生反相隧道電流，V增加，穿過(guò)隧道的電子數(shù)大大增加，反向電流增加。（e，5）（與一般p-n結(jié)不同）簡(jiǎn)并半導(dǎo)體能帶邊緣的延伸，導(dǎo)致相同能量的量子態(tài)存在禁帶中的深能級(jí)雜質(zhì)或缺陷一般p－n結(jié)：說(shuō)明：隧道結(jié)利用多子隧道效應(yīng)工作，單位時(shí)間通過(guò)p-n結(jié)的多子數(shù)目起伏小，噪聲低。重?fù)诫s的簡(jiǎn)并半導(dǎo)體制成，溫度對(duì)多子濃度影響小，隧道二極管工作溫度范圍增大。隧道效應(yīng)本質(zhì)上是一量子躍遷過(guò)程，電子穿過(guò)勢(shì)壘極其迅速，可以工作在高頻領(lǐng)域。