载流子漂移 扩散解说

2024-03-17 02:48
文章标签 扩散 解说 漂移 载流子

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根据我的理解,漂移是指在电场作用下的运动,扩散是指在浓度差驱使下的运动。在PN结中,P区由于富含空穴,N区富含电子,电子向P区扩散,于是在PN结P处累积了N区扩散来的电子,而N区因电子转移到P区变成空穴剩余。在结处,从N区转移到P区的电子和N区剩余的空穴构建了一个内建电场,当N区向P区扩散的电子数目达到一定程度的时候,内建电场的强度刚好增长到不能使更多的电子扩散到P区,于是在PN结处形成一个动态平衡的过程,P/N区各自的电荷净量维持一个相对稳定的数目。你说的变宽和变窄不是P/N结,而应该指的是内建电场的厚度。当外加正向偏压得时候,电子从N区注入,会中和一部分PN结处累积的空穴,因此PN结处构成内建电场的电荷变少,内建电场变弱,变窄,但由于N区由于掺杂而生成的电子和P区掺杂生成的空穴数目不变,所以内建电场的变弱会使原来的动态平衡打破,N区的电子继续向P区扩散来维持内建电场的平衡,他们的扩散产生扩散电流,效果是使内建电场变宽,重新达到平衡,但外加电场仍然不断中和N区的空穴,因此器件内形成持续的电流,这就是二极管正向导通的原理。 当施加反响偏压得时候,电子从P区注入,构成内建电场的电荷数增多,电场变宽,场强增加,使得电子更不容易从N区扩散到P区,于是器件内无电流通过,这也是二极管反向隔断电流的原理。
 
半导体中载流子导电的运动方式主要有扩散和漂移两种。 扩散运动是由载流子的浓度差引起的,浓度高处的载流子总是要向浓度低处扩散运动。而电流密度的大小等于单位时间内,通过垂直于电荷运动方向的单位面积的正电荷数,进而可得出电流密度及单位时间内通过单位面积的空穴数量 除扩散运动外,电子和空穴在电场E的作用下,要发生漂移运动。电子逆场强方向运动,空穴则顺场强方向而运动。
 
 
 
在P区多数载流子是空穴,同时有少数载流子(就是电子)存在。N区情形相反。在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。 多数载流子移动时扩散,少数载流子移动时漂移。 半导体加上电场,作为载流子的正空穴和自由电子就会受到电场的作用力,于是空穴就会顺着电场的方向移动,自由电子则朝电场的反向移动,从而出现电流。此电流被称为漂移电流。 半导体中载流子的多少常用浓度来衡量,而且载流子会从浓度高的部位向浓度低的部位扩散。正空穴会从浓度高的部位向浓度低的部位扩散,这就像水中滴人一滴墨水,然后墨水会在水中慢慢地扩散。半导体中的这种载流子的扩散移动被称为扩散电流。

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