notes for 电子技术技术(模拟部分) 康华光
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嚴(yán)格地說(shuō),在外加電壓、溫度和摻雜濃度都一定時(shí),內(nèi)建電場(chǎng)和內(nèi)建電壓V即確定,則勢(shì)壘厚度和勢(shì)壘高度qV也就一定。
在外加電壓、溫度一定時(shí),若摻雜濃度提高,則勢(shì)壘厚度減薄,同時(shí)內(nèi)建電場(chǎng)和內(nèi)建電壓V都會(huì)增大,則勢(shì)壘高度qV也升高。
在外加電壓和摻雜濃度一定時(shí),若溫度升高,勢(shì)壘厚度也會(huì)減薄,但內(nèi)建電場(chǎng)和內(nèi)建電壓V都將減小,則勢(shì)壘高度qV降低。
在摻雜濃度和溫度變化時(shí),說(shuō)內(nèi)建電壓V不變是錯(cuò)誤的,不過(guò)這種變化在一定條件下相對(duì)來(lái)說(shuō)往往不大,故在討論內(nèi)建電場(chǎng)變化時(shí)可以說(shuō)“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(wú)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(wú)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(duì)于大面積的結(jié),可以通過(guò)一些措施來(lái)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(wú)關(guān)
但面積越小,能承受的電流或者說(shuō)energy越小,所以可以說(shuō)越容易被擊穿。
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能承受的反向電壓與面積是沒(méi)有直接關(guān)系的,面積只會(huì)影響charge,電流或energy。
不過(guò)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(huì)使得PN電場(chǎng)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(shí),pn結(jié)不會(huì)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(huì)經(jīng)過(guò)ni state,一定會(huì)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(gè)P-N+ diode,同時(shí)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(gè)沒(méi)有depletion region的器件,但此時(shí)也不是diode,只能算一個(gè)N+doping的resistor而已。
費(fèi)米能級(jí)可以反映半導(dǎo)體的可移動(dòng)的carrier數(shù)量,費(fèi)米能級(jí)=Ei,說(shuō)明此時(shí)基本上只有很少的可移動(dòng)carrier,對(duì)于一個(gè)doping過(guò)得device,carrier沒(méi)了自然就只剩下不能移動(dòng)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(jià)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(lái)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(gè)物理模型,不是實(shí)際存在的。為什么要用空穴來(lái)描述導(dǎo)電呢?因?yàn)樵趦r(jià)帶頂,大部分能級(jí)是被電子占據(jù)的,只有少數(shù)能級(jí)沒(méi)被電子占據(jù),假如價(jià)帶中有100個(gè)能級(jí),其中99個(gè)被電子占據(jù),剩下的1個(gè)沒(méi)被電子占據(jù)(稱之為空穴),如果用電子描述價(jià)帶導(dǎo)電,那么要考慮99個(gè)電子,如果用空穴描述價(jià)帶導(dǎo)電,只需要考慮1個(gè)空穴,簡(jiǎn)化了問(wèn)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(jià)帶導(dǎo)電的電流加上用空穴描述價(jià)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(jià)帶 導(dǎo)電的電流之和。對(duì)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(duì)于價(jià)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(jià)帶頂?shù)膯?wèn)題
在價(jià)帶頂 電子的有效質(zhì)量為負(fù)
??
先不用空穴的概念,來(lái)解釋電流方向問(wèn)題??
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假如加一個(gè)向右的電場(chǎng)
由于準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)的 牛頓定律 F=dp/dt=hbar* dk/dt
??
價(jià)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(chǎng)以后 的 E-k 關(guān)系 將是
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其中??
*代表 價(jià)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(shuō)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(méi)有問(wèn)題??
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但現(xiàn)在如果引入空穴的概念??
假如加一個(gè)向右的電場(chǎng)
由于準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)的 牛頓定律 F=dp/dt=hbar* dk/dt
??
價(jià)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(chǎng)以后 的 E-k 關(guān)系 將是
??
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??????????????????????????????????????????+????????
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多余一部分空穴在k>0 區(qū)域 說(shuō)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(wèn)題是 這兩個(gè)圖 看起來(lái)對(duì)不上??我本來(lái)以為 空穴是填補(bǔ)空位的 可是加電場(chǎng)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(shí)候 空穴對(duì)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(méi)有錯(cuò)誤的地方? 實(shí)在需要弄懂價(jià)帶頂?shù)膯?wèn)題??多謝????
?搞明白了 看了好幾本教材 只有Kittel對(duì)這個(gè)問(wèn)題講得比較清楚
??
價(jià)帶頂miss掉一個(gè)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(méi)錯(cuò)?
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注:加電場(chǎng)之前的E-k關(guān)系為:
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規(guī)定正電荷的流動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?#xff01;電路一般都是電子(負(fù)電荷)的流動(dòng)!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(gè)過(guò)程電源要消耗其他能量轉(zhuǎn)化為電能!整個(gè)過(guò)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?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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