本篇对 pn 结所有的知识点做一个串联,如下图所示:
现在让我们回答以下三个问题:
什么是 pn 结的平衡态和非平衡态?
平衡态指 pn 结的净电流为零,存在费米能级,且处处相等;非平衡态指净电流不等于零,我们用准费米能级描述载流子的分布空间载荷区是如何形成的?
一个处于零偏状态的 pn 结,其两侧的载流子存在浓度差 → 扩散电流 → 施主和受主电荷形成电场 → 载流子的漂移运动 → 漂移和扩散达到动态平衡 → 稳定的空间载荷区形成如何理解 pn 结的单向导电性?
从输运电流的角度分析,正偏时扩散电流大于漂移电流,表现为空间载荷区的宽度变小,从能带上看,势垒变小,电子从 n 区更容易进入 p 区;反偏时扩散电流小于漂移电流,空间载荷区宽度变大,势垒变大,电子需要很大的能量才能从 n 区进入 p 区。
再来回顾一下三大方程,我们可以总结如下:
- 泊松方程
- 适用于空间载荷区
- 求解电场和电荷的关系
- 输运方程
- 适用于任何位置
- 求解宏观上的电流密度
- 连续性方程
- 适用于边界条件,如体内(即无穷远)或空间电荷区边界
- 求解曲面内一点的电荷散度