notes for 电子技术技术(模拟部分) 康华光
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嚴(yán)格地說,在外加電壓、溫度和摻雜濃度都一定時,內(nèi)建電場和內(nèi)建電壓V即確定,則勢壘厚度和勢壘高度qV也就一定。
在外加電壓、溫度一定時,若摻雜濃度提高,則勢壘厚度減薄,同時內(nèi)建電場和內(nèi)建電壓V都會增大,則勢壘高度qV也升高。
在外加電壓和摻雜濃度一定時,若溫度升高,勢壘厚度也會減薄,但內(nèi)建電場和內(nèi)建電壓V都將減小,則勢壘高度qV降低。
在摻雜濃度和溫度變化時,說內(nèi)建電壓V不變是錯誤的,不過這種變化在一定條件下相對來說往往不大,故在討論內(nèi)建電場變化時可以說“內(nèi)建電壓基本不變”。
從另一種觀點(diǎn)看, 溫度身高導(dǎo)致 平衡少子 濃度增大, 而摻雜增大,則導(dǎo)致 非平衡多子 濃度增大,兩者本質(zhì)是不同的--------------------------------------------------------------------
點(diǎn)接觸二極管電容較小,反向耐壓低,承受電流也較小
理論上擊穿電壓與結(jié)面積無關(guān),但是實(shí)際上小面積的結(jié),它的邊緣的影響往往變成主要的了。
理論上擊穿電壓與結(jié)面積無關(guān),但是實(shí)際上小面積的結(jié),它的邊緣的影響往往變成主要的了。而對于大面積的結(jié),可以通過一些措施來消除邊緣的影響。
結(jié)構(gòu)相同,doping profile相同的device耐電壓值相同,與面積無關(guān)
但面積越小,能承受的電流或者說energy越小,所以可以說越容易被擊穿。
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能承受的反向電壓與面積是沒有直接關(guān)系的,面積只會影響charge,電流或energy。
不過如果P與N的接觸部分形狀比較突兀(比如一點(diǎn)接觸),由于edge effect,會使得PN電場大于理論的平面性接觸,從而降低break down voltage,
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pn加正向偏壓時,pn結(jié)不會消失
畫一張energy band diagram,就可以看到,只要是從P變?yōu)镹不管如何加bias,都會經(jīng)過ni state,一定會有depletion region.
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有一種假想的方法可以實(shí)現(xiàn)消除delpetion region,就是假設(shè)有一個P-N+ diode,同時P的width很窄,加上足夠的bias之后是的P先實(shí)現(xiàn)depletion再實(shí)現(xiàn)inversion(與MOSinversion類似),使得P的minority electron多于hole concentration,就算得上是一個沒有depletion region的器件,但此時也不是diode,只能算一個N+doping的resistor而已。
費(fèi)米能級可以反映半導(dǎo)體的可移動的carrier數(shù)量,費(fèi)米能級=Ei,說明此時基本上只有很少的可移動carrier,對于一個doping過得device,carrier沒了自然就只剩下不能移動的空間電荷區(qū)了,就是depletion region.
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----------------------------------------------------------------------------- p型半導(dǎo)體主要是靠空穴導(dǎo)電 也就是 價帶中的 所有電子的整體效應(yīng),導(dǎo)帶中的電子很少 ---------------------------------------------------------------------------------------------半導(dǎo)體中兩種載流子的電性不是相反的嗎?加起來不是零嗎?
半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制是電子和空穴導(dǎo)電(電子和空穴均稱為載流子),其中電子是實(shí)際存在的,而空穴是一個物理模型,不是實(shí)際存在的。為什么要用空穴來描述導(dǎo)電呢?因?yàn)樵趦r帶頂,大部分能級是被電子占據(jù)的,只有少數(shù)能級沒被電子占據(jù),假如價帶中有100個能級,其中99個被電子占據(jù),剩下的1個沒被電子占據(jù)(稱之為空穴),如果用電子描述價帶導(dǎo)電,那么要考慮99個電子,如果用空穴描述價帶導(dǎo)電,只需要考慮1個空穴,簡化了問題。 所以空穴其實(shí)代表是大量的電子,帶正電的空穴是不存在的,就不存在電性相反抵消后為零的情況了。
“電流是兩種載流子之和”的意思是不是用電子描述價帶導(dǎo)電的電流加上用空穴描述價帶導(dǎo)電的電流之和呢?
應(yīng)該是用電子描述 導(dǎo)帶 導(dǎo)電的電流 加上 用空穴描述 價帶 導(dǎo)電的電流之和。對于導(dǎo)帶,電子為少數(shù)載流子,所以用電子描述導(dǎo)電更方便;對于價帶,空穴為少數(shù)載流子,所以用空穴描述導(dǎo)電更方便。?---------------------------------------
半導(dǎo)體價帶頂?shù)膯栴}
在價帶頂 電子的有效質(zhì)量為負(fù)
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先不用空穴的概念,來解釋電流方向問題??
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假如加一個向右的電場
由于準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動的 牛頓定律 F=dp/dt=hbar* dk/dt
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價帶的大量帶負(fù)電的電子獲得向左的力(F<0)?? 從而k的改變量 為負(fù)值
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如果畫出加了電場以后 的 E-k 關(guān)系 將是
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其中??
*代表 價帶頂?? -代表電子是帶負(fù)電??
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多余一部分電子在k>0 區(qū)域 說明速度 是向左(因?yàn)橛行з|(zhì)量為負(fù), v=p/m*=hbar*
k/m*) 電子負(fù)電 所以電流向右??
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好像是沒有問題??
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但現(xiàn)在如果引入空穴的概念??
假如加一個向右的電場
由于準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動的 牛頓定律 F=dp/dt=hbar* dk/dt
??
價帶的少量空穴獲得向右的力(F>0)?? 從而k的改變量 為正值
如果畫出加了電場以后 的 E-k 關(guān)系 將是
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?????????????????????????????????????? +
??????????????????????????????????????????+????????
??
多余一部分空穴在k>0 區(qū)域 說明速度 是向右 空穴正電 所以電流向右
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我現(xiàn)在的問題是 這兩個圖 看起來對不上??我本來以為 空穴是填補(bǔ)空位的 可是加電場以
后 圖1的空位在左??可是圖2空穴卻在右 并不是像平衡態(tài)的時候 空穴對應(yīng)空位的位置
??
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為什么? 要把空穴 的 k變成-k嗎?
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另外上面所有的分析里有沒有錯誤的地方? 實(shí)在需要弄懂價帶頂?shù)膯栴}??多謝????
?搞明白了 看了好幾本教材 只有Kittel對這個問題講得比較清楚
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價帶頂miss掉一個波矢為k的電子 相應(yīng)的空穴的波矢將為-k 而不是k
所以引入空穴概念以后 k軸要左右調(diào)換 沒錯?
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注:加電場之前的E-k關(guān)系為:
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????????-??????????????????????????????-
????-???????????????????????????????????? -
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規(guī)定正電荷的流動方向?yàn)殡娏鞣较?#xff01;電路一般都是電子(負(fù)電荷)的流動!所以電源外部就是電流從正極流向負(fù)極(即電子從負(fù)極流向正極)電源做正功。 電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極(即電子從正極流向負(fù)極)電源做負(fù)功,這個過程電源要消耗其他能量轉(zhuǎn)化為電能!整個過程能量守恒,電子守恒!電荷守恒! 電源相當(dāng)于水泵!
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的notes for 电子技术技术(模拟部分) 康华光的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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