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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 质疑pn结形成原理（完整版）
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伏忠坤

新虫 (小有名气)

[交流] 质疑pn结形成原理（完整版）

一般来讲，p硅和n硅在接触前，多子不同，费米能级不同。p硅多子为空穴，n硅多子为电子。P硅费米能级在禁带中靠近价带顶，n硅费米能级在禁带中靠近导带底。Efp=/=Efn（=/= 不等于）。P硅n硅接触后，扩散开始进行，漂移如影随形，内建电场形成，Efp=Efn！
  如果这样解释是正确的，那么：
  假设p硅（长条形）两端分别和n硅（长条形）两端接触，则形成两个具有整流效应pn结。
  现在的问题是;如果其中一对端面先接触，形成pn结，pn两边费米能级拉平，Efp=Efn！
此时将另一端接触，记住，接触时费米能级已经拉平了，即后接触的端面会不会再有扩散和漂移？应该不应该形成pn结？就算后接触的端面因载流子浓差产生扩散，要形成pn结，那么在这一过程中，对已经拉平的费米能级又会产生什么样的影响？亦或是不再影响？我们不可能这样讲“pn结形成过程是否影响Efp和Efn，要看与之相关的回路中，这个结是先接触还是后接触”吧！
  下面（a）（b）（c）三幅图再熟悉不过了，就是解释pn结形成原理的最经典的三幅图。细心的朋友看一下，第一幅有一条代表真空自由电子能级的线，第三幅图就没有了，为什么呢？不至于p硅n硅一接触，就容不下这一条参考线了吧？
质疑pn结形成原理（完整版）
如果在下图（c）中把真空自由电子能级画上去，该怎么画呢？是如（d）图呢还是如（e）图？
质疑pn结形成原理（完整版）-1
   如果（d）图是正确的，那就表明p硅  n硅 接触可以改变价带顶(导带底)到真空自由电子能级的值，有幸的是，这个值因材料确定而确定，是材料的属性之一，接触不接触，它都那样。
  如果如（e）图，则表明pn结形成后热平衡时，Efp=/=Efn！！
  再来谈谈热平衡：pn结形成后，热平衡时，I扩散=I漂移=/=0，既然扩散电流不等于0，那么扩散电流是怎么来的呢，不正是Efp=/=Efn导致的吗？！！教材上既要说I扩散=I漂移=/=0，又要说Efp=Efn，不是自己打自己嘴巴，又会是什么？！
所以，热平衡状态I扩散=I漂移=/=0，是Efp=/=Efn的最好证明！！！
质疑pn结形成原理（完整版）-2

综上所述：正确的说法是，热平衡时，费米能级拉平这一说法是想当然，是错误的。费米能级在空间电荷区域内是渐变的！！在空间电荷区外几乎不变！！如图（作图水平不足，能交流即可）
质疑pn结形成原理（完整版）-3

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1楼2014-04-12 21:09:03
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mlanqiang

木虫之王 (文学泰斗)
★
伏忠坤(金币+1): 谢谢参与
blessing
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22楼2014-04-13 01:31:23
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gege43

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
你理解的是正确的 费米能级在空间电荷区渐变，在此之外保持基本不变， 但图画错了
两个材料接触时，界面电子达到热平衡，此时费米能级对齐，而真空能级由于电子转移出现界面偶极，发生移动， 图e基本正确 但不是太准确
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24楼2014-04-13 22:40:47
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伏忠坤

新虫 (小有名气)
引用回帖:
24楼: Originally posted by gege43 at 2014-04-13 22:40:47
你理解的是正确的 费米能级在空间电荷区渐变，在此之外保持基本不变， 但图画错了
两个材料接触时，界面电子达到热平衡，此时费米能级对齐，而真空能级由于电子转移出现界面偶极，发生移动， 图e基本正确 但不是太 ...

谢谢指点，如果这样理解是正确的，那么教材上何来热平衡时，费米能级处处相等这一说法？这是我的不解之处
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25楼2014-04-14 09:27:41
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gege43

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
25楼: Originally posted by 伏忠坤 at 2014-04-14 05:27:41
谢谢指点，如果这样理解是正确的，那么教材上何来热平衡时，费米能级处处相等这一说法？这是我的不解之处...

热平衡时，界面电子转移达到平衡，电子占据状态可参考费米迪拉克分布，此时界面费米能级对齐（处处相等），但是功函数却不相同，这会导致真空能级不会对齐，就像图e描述一样
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26楼2014-04-14 14:40:47
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kiss200855372楼
2014-04-12 21:09   回复  
伏忠坤(金币+1): 谢谢参与
1 [ 发自小木虫客户端 ]
cxjzly20083楼
2014-04-12 21:09   回复  
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9108839744楼
2014-04-12 21:17   回复  
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曲咫5楼
2014-04-12 21:21   回复  
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8wangle6楼
2014-04-12 21:24   回复  
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tzynew7楼
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wuer4130238楼
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wuer4130239楼
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kingki10楼
2014-04-12 21:49   回复  
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syhorchid11楼
2014-04-12 21:50   回复  
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尘轩无梦12楼
2014-04-12 21:50   回复  
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祝福
virologik13楼
2014-04-12 21:50   回复  
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tigon32714楼
2014-04-12 21:52   回复  
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顶！ [ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
梁永喜15楼
2014-04-12 21:55   回复  
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deweini16楼
2014-04-12 21:59   回复  
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wooleand17楼
2014-04-12 22:04   回复  
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祝福
朱雪刚52118楼
2014-04-12 22:09   回复  
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readytogo19楼
2014-04-12 22:12   回复  
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110911030020楼
2014-04-12 22:25   回复  
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henry83521楼
2014-04-12 23:44   回复  
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dfsvdf23楼
2014-04-13 01:48   回复  
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