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ravel78木虫 (正式写手)
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PN结的形成和相关问题
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觉得这个版面讨论PN结很深入，也想问各位一个问题。举个大家最熟悉的P型硅和N型硅的例子。 假设它们都是中等掺杂的，为了得到统一的费米能级，电子从N型硅向P型硅扩散，空穴从P型硅 向N型硅扩散。最后的结果是形成PN结。这个PN结的厚度，根据计算公式一般在几个微米这样的数量级。 我的疑问是这样的： 假入需要几个微米才能使空间电荷积累到足够程度拉平费米能级，如果P型半导体和N型半导体本身 非常薄（P型硅和型硅都只有几十纳米的话，但还没有薄到可以隧穿的地步），PN结的厚度小于 总厚度也就非常的薄。是否存在这样一种可能性：PN结中的内建电场不足以拉平两种半导体的费米 能级而使PN结的两边长期处于不平衡的状态？ |
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metaliium
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ravel78: 金币+5, ★有帮助, 谢谢讨论 2014-07-04 10:55:01
leongoall: 金币+10, 追加奖励！ 2014-10-11 20:11:35
ravel78: 金币+5, ★有帮助, 谢谢讨论 2014-07-04 10:55:01
leongoall: 金币+10, 追加奖励！ 2014-10-11 20:11:35
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1、价带以下的电子能流动，所有的电子都能流动，就看你给不给足够的能量。。。只要你给了足够的能量，原子内层电子都能流出来。。。 通常不太有这么极端的情况，让价带的电子高于另一个材料的费米面，所以才让你觉得价带电子不能流动。。。其实如果你去gate材料，完全可以让价带的电子动起来 2、费米面改变有两个原因：1、电子数改变。2、电势能改变。前者能带结构不变，没有能带弯曲；后者有能带弯曲，比方说MOS结、二维电子气等等 作为两个足够大的材料接触，电子足够多，因此费米面拉平的时候同时有电子数/浓度改变和电子数/浓度改变引起的反向电势场建立两种效应。因此有能带弯曲并最后拉平费米面。而电势场建立根据简单的电磁学知识我们知道主要是靠净电荷数（高斯），因此在固定电子浓度的材料中必须有一定厚度来提供足够的电荷，也就是耗尽层。而在你之前讨论的两个问题中，因为你假设一端材料足够薄，也就是没有足够的自由载流子（电子），因此建立不起足够大的反向电场，此时费米面拉平完全靠薄的一端的自由电子流去厚的一端，直到流完。因此没有足够的能带弯曲，极端的情况下甚至可以完全没有能带弯曲。但费米面仍然拉平了。。。所以你提到有机半导体的例子实际上是从能带弯曲的角度说的，并不是说费米面没拉平 3、空穴这东西，看上去像是一个人为弄出来的等效的概念，实际上没有那么单纯。我目前还没有足够的能力完全搞明白。希望以后有机会和能力来讨论这个话题 |
7楼2014-07-04 01:34:19
cf1022108
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2楼2014-07-02 21:38:55
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3楼2014-07-03 04:11:51
ravel78
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我再说几个论述，有错误的地方恳请大家指正。最好能给出相关参考文献或者书籍。 1. 高掺杂的P型半导体，空穴是多子，电子是少子。如果遇到一个功函非常高的金属，以至金属的费米能级在P型半导体费米能级之下。 不考虑厚度问题，这两个体系能否平衡？这个时候电子显然要从半导体跑到金属，但是作为少子自由电子的浓度是很低。在某些 极限情况下，是否可能导致金属和半导体体系无法平衡？ 2. 金属和完美绝缘体相接触，由于绝缘体没有自由移动载流子，两个体系费米能级不会拉平. 3. 在很多表述中，金属被描述成富于电子的水池。还有一些表述说金属中没有空穴。假如金属中没有空穴 在发光二极管和太阳能电池中，阳极金属又是如何注入空穴和收集空穴的呢？说不通啊 |
4楼2014-07-03 14:49:47
30
