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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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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
25楼2014-04-14 09:27:41
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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 ]
曲咫5楼
2014-04-12 21:21   回复  
伏忠坤(金币+1): 谢谢参与
谢谢分享 [ 发自小木虫客户端 ]
tigon32714楼
2014-04-12 21:52   回复  
伏忠坤(金币+1): 谢谢参与
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