為什麼半導體摻雜越多耗盡層越薄
① 關於半導體摻雜濃度與PN結耗盡層寬度問題
概念上的問題
首先,沒有擴散能量這個概念,擴散是一種自然進行的動作,專最終會達到屬動態平衡。而耗盡層寬度就取決於達到動態平衡狀態的摻雜濃度。
而耗盡層的寬度主要受到兩種作用的影響,那就是多子的擴散和少子的漂移,擴散是由於濃度差的存在,漂移是因為空間電荷區的電場作用,兩者達到動態平衡後耗盡層寬度就不再變化。
摻雜濃度越高,耗盡區越寬,而不是越窄,濃度升高,擴散作用變強,空間電荷區變寬,同時漂移作用增強阻礙擴散,達到平衡後實際耗盡區寬度是變寬了。
最後,電場強度如上所述,是會隨著摻雜濃度變化的,而不是不變的
② 為什麼高摻雜的半導體耗盡層窄呢
見「http://blog.163.com/xmx028@126/」中的有關說回明。答
③ 為什麼高摻雜的半導體耗盡層窄
電場強度等於:摻雜濃度*寬度(E=Nd*W)
電勢差等於:電場強度*寬度
所以:電勢差等於摻雜濃度*寬度的平方。
搞摻雜的摻雜能讀大,所以耗盡層寬度窄。
④ 為什麼摻雜濃度較高,pn結就會越窄
在高摻雜濃度的情況下,因勢壘區寬度很小,反向電壓較大時,破版壞了勢壘區內共權價鍵結構,使價電子脫離共價鍵束縛,產生電子-空穴對,致使電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低,勢壘區寬度較寬,不容易產生齊納擊穿。
齊納擊穿一般發生在摻雜濃度較高的PN結中。這是因為摻雜濃度較高的PN結,空間電荷區的電荷密度很大,寬度很窄,只要加很小的反向電壓就能夠建立起很強的電場,發生齊納擊穿。
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從PN結的形成原理可以看出,要想讓PN結導通形成電流,必須消除其空間電荷區的內部電場的阻力。很顯然,給它加一個反方向的更大的電場,即P區接外加電源的正極,N區結負極,就可以抵消其內部自建電場,使載流子可以繼續運動,從而形成線性的正向電流。
而外加反向電壓則相當於內建電場的阻力更大,PN結不能導通,僅有極微弱的反向電流(由少數載流子的漂移運動形成,因少子數量有限,電流飽和)。
當反向電壓增大至某一數值時,因少子的數量和能量都增大,會碰撞破壞內部的共價鍵,使原來被束縛的電子和空穴被釋放出來,不斷增大電流,最終PN結將被擊穿(變為導體)損壞,反向電流急劇增大。
⑤ 為什麼摻雜濃度越高,PN結越窄 P,N都是高摻雜的情況下,為什麼PN結卻越窄了
簡單的說抄:摻雜濃度過高襲,雜質原子過於靠近,從而相互結合,這就減少了參與到PN結形成的雜質原子數量,從而造成PN結變窄.
以下信息供參考理解用:
晶體是由許多原子在靠近時,通過電子軌道相互重疊並「成鍵」後組成.
此時,原子中的「電子狀態」將由「能級狀態」轉變為「能帶狀態」——即能級展寬為能帶.
類似地,當摻雜濃度很高、以致相鄰「雜質原子」的電子軌道發生交疊時,雜質能級即展寬為雜質能帶.
電子在雜質能帶中同樣具有一定的導電性;不過因為雜質原子軌道的交疊不會很大,則雜質能帶的寬度較小,從而導電作用不大 (一般只是在低溫下有貢獻).
當半導體的摻雜濃度很高時,大量的雜質中心的電勢將使得導帶和價帶出現能帶尾;如果摻雜濃度高到使能帶尾與雜質能帶相連時,就將造成半導體能隙變窄.
微觀粒子系統處於各穩定的能量狀態時所具有的能量值.
原子在形成分子時,原子軌道構成具有分立能級的分子軌道.由原子軌道所構成的分子軌道的數量非常之大,以至於可以將所形成的分子軌道的能級看成是准連續的,即形成了能帶.
⑥ PN結耗盡層寬度跟參雜濃度的關系
第一問:對於抄N型半導體,自由電子是多數載流子(多子)——雜質原子提供,空穴是少數載流子(少子)——熱激發形成;而P型半導體,空穴是多子——摻雜形成,自由電子是少子——熱激發形成。多子的數量與摻雜濃度有關,高摻雜則多子數量多。P型半導體和N型半導體中間的空間電荷區就是PN結,因為其缺少多子又稱耗盡層。高摻雜時耗盡層兩端的濃度差大,多子的擴散運動劇烈,空間電荷區理論上加寬,但是空間電荷區產生的內電場導致少子的漂移運動也劇烈,空間電荷區又要變薄,最終要達到動態平衡,所以相比低摻雜時達到動態平衡所需時間更短,載流子運動距離短,電子和空穴很快就復合了,耗盡層也就窄了。
「齊納擊穿說不大的反向電壓就可以在耗盡層形成很強的電場」,前面已經說過高摻雜,耗盡層寬度(d)小,將其看成平行板電容器,內電場E=U/d,所以E很強,直接打斷共價鍵。
第二問:齊納擊穿,摻雜濃度高,內電場強,利用這一性質做成了穩壓管;
雪崩擊穿,摻雜濃度低,碰撞電離,就像滾雪球的倍增效應,利用這一性質做成了整流二極體。兩者都屬於電擊穿,一定條件下是可逆的。
⑦ 在模擬電子中,為什麼參雜濃度越高,耗盡層越窄,參雜濃度越小,耗盡層越寬呢
這個很好理來解,「耗盡層」,自顧名思義,他的主導作用就是起到電阻作用的,其他的作用咱先不說,既然是電阻,那就按電阻的性質來分析一下,比如一杯水的電阻大小是不是和他的溫度啊還有他的濃度(干凈程度)啊什麼的有關系。濃度越大他的可導電分子就愈多,導電性能就越好,濃度越小,就像蒸餾水一樣,鬼才信他能導電呢,呵呵呵,所以我對耗盡層的理解就是電阻層,
⑧ 模擬電子技術基礎 為什麼在高摻雜的情況下,耗盡層(空間電荷區)寬度很窄
按照半導體物理學,耗盡層(空間電荷區)就是摻雜造成的。自然,摻雜越多,耗回盡層就越答寬。
你用的模擬電子技術基礎寫錯了。
老舊模電書寫錯的地方海多了。
這是因為,半導體物理學是模擬電子學的基礎。但是老舊模擬電子技術教科書,基本上沒怎麼用半導體物理學。
所謂,基礎不牢地動山搖呀!
⑨ PN結在高摻雜的情況下,耗盡層寬度為什麼變窄
這是一個關於器件物理的問題,建議去參見「http://blog.163.com/xmx028@126/」中內的有關容說明。
⑩ 為什麼高摻雜的半導體耗盡層窄 請詳細說明 謝謝
由於摻雜濃度大,耗盡層單位面積內正負離子多,所以只需要相對較窄的耗盡層就能建立起足專夠強的內電場屬來阻止多子的擴散運動。
可理解為加上正向電壓,正向電壓會與內部接觸電場相抵消,這也是正向導通的的原理,所以濃度高,建立起的耗盡層寬度也就窄了。
具體說明:電場強度=摻雜濃度*寬度(e=nd*w),電勢差等於=電場強度*寬度,所以電勢差等於摻雜濃度*寬度的平方,產生的電勢差一樣時,高摻雜的摻雜濃度大,所以耗盡層寬度窄。
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半導體應用策略
半導體製冷技術已經廣泛應用在醫葯領域中,工業領域中,即便是日常生活中也得以應用,所以,該技術是有非常要的發展前景的。
例如,將導體製冷技術用於現代的各種製冷設備中,諸如冰箱、空調等等,都可以配置電子冷卻器。半導體冰箱就是使用了半導體製冷技術。在具體的應用中,可以根據不同客戶的需要使用,以更好地滿足客戶的要求。
不同數量的半導體製冷晶元,在連接的過程中可以根據需要採用並聯的方式或串聯的方式,放置在合適的位置就可以發揮作用。二十世紀50年代,前蘇聯開發了一種小型模型冰箱,只有10升的容量,冰箱的體積非常小,使用便利。
參考資料
網路--半導體