原帖
半导体少数载流子(少子)本来就很少。假设没有少子的半导体称为理想半导体。按照传统模拟电子学理论,pn结形成后,n区多子——电子要向p区扩散,而p区少子——电子反向漂移到n区。待到n区到p区的多子——电子扩散运动与p区到n区的少子——电子漂移运动平衡时,pn结内电场正式形成。
按照传统理论,少子越少,扩散与漂移达到平衡就越晚,而内电场就越宽。如此推断,理想的无少子的半导体做成的pn结,由于没有任何少子电子与多子电子的扩散相平衡,电子自n区向p区的扩散岂不是要一直进行下去,结果pn结内电场岂不是将达到无穷宽?内建电势将达到无穷大,而半导体器件将根本不能工作,反而由此可以制造一种新式武器,其威力足以战胜核武器。
实际情况是,少子越少,半导体器件工作越好。
清华模电书第四版第14页、华科模电书第五版第62页,都是这样写的。
以下两个结论只能必居其一:
1. 由此可制造出比核武器更厉害的电子能武器;
2. 传统少子漂移与多子扩散相平衡的理论是错误的。
补充
这个问题,先是Lgz2006积极响应
然后就有人大量灌水,无奈只好根据21ic政策收拢,以避免混战,维护论坛秩序。
此问题结论是,内电场当然不可能达到无穷宽,因此传统少子漂移与多子扩散相平衡的理论是不适的。这个结论,应该说与Lgz2006发帖还是比较一致的。
实际上,重物下落必然受到重力作用,否则会像神十的宇航员一样漂浮起来,电子从N区到P区扩散必然受到扩散势Ee的作用。扩散势Ee与半导体材料及掺杂浓度有关。对于硅半导体pn结,正常掺杂浓度下扩散势Ee≈0.7V,锗pn结Ee≈0.3V。扩散势Ee是一个恒定值,即电子从N区到P区扩散的动力是恒定的。但是随着扩散的进行,内电场不断变宽,内电场内建电势Ub却是阻力。随着扩散进行,动力不变,阻力却越来越大,于是扩散到Ub=Ee时即终止,内电场宣告形成。
扩散势Ee的极性是p正n负。
pn结外加正向电压U,U正极接p,负极接n,U正极与Ub负极相接,就好像两节电池首尾相接,互相加强,U与Ub一样表现为阻力,阻力较大,故电子的扩散提前终止,pn结在外加正向电压U作用下内电场自然变窄。
pn结外加正向电压U>Ee时,内电场消失,pn结正向导通,扩散势表现为正向压降。硅二极管正向压降0.7V,锗二极管正向压降0.3V,其实都是扩散势的表现。
pn结外加反向电压U,U正极接n,负极接p,U正极与Ee负极相接,就好像两节电池首尾相接,互相加强,U表现为动力,故扩散延后终止,pn结在外加反向电压U作用下内电场自然变宽。
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