PN Junction Depletion Region

Ich habe also ein bisschen gebraucht, um das zu verstehen, aber ich möchte sicherstellen, dass ich ein paar Dinge richtig mache.

Wenn sich eine Kristallstruktur mit einer Seite N-dotiert und einer Seite P-dotiert im selben Kristallgitter befindet, springen die Elektronen von der N-Seite an der Verbindungsstelle, an der sie sich treffen, auf die P-Seite .

Wenn sie springen, erzeugt dies eine positive Ladung auf der N-Seite (da Elektronen austreten) und eine negative Ladung auf der P-Seite (da Elektronen hinzugefügt werden). Und diese beiden Seiten waren vorher "neutral".

Meine wenigen Fragen beziehen sich darauf. (Stellen wir uns vor, es liegt keine Spannung an)

  1. Die Verarmungsregion ist sinnvoll, aber das "Gleichgewicht" mit der Verarmungsregion: Liegt das daran, dass die negative Ladung auf der P-Seite in der Nähe des Übergangs verhindert, dass weitere Elektronen herüberkommen? Wenn ja .... wie kommt es, dass sich nicht mehr "Löcher" in die negativ erzeugte Region auf der P-Seite bewegen ... wie ich denke, warum springt die negativ erzeugte Region nicht überall auf der P- Seite, oder warum springen nicht mehr zusätzliche Elektronen einfach in die positive Seite, die auf dem N-dotierten Teil in der Nähe des Übergangs erzeugt wird.

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Schauen Sie sich zum Beispiel die + Seite in der "raumgeladenen Region" an ... warum springen die Elektronen nicht aus der N-dotierten neutralen Region? Scheint, als sollten die freien Elektronen von der + Seite der raumgeladenen Region angezogen werden wollen. Oder liegt es nur daran, dass das elektrische Feld von der negativen Seite in der Nähe des P-dotierten Bereichs in der Nähe des Übergangs sie wegdrückt?

  1. Da mich das Konzept der "Löcher" nur noch mehr verwirrt und ich es gerne einfach als Elektronenbewegung betrachte (was ist es sowieso, oder?) ..... was genau passiert, wenn sich der Verarmungsbereich aufgrund der Sperrvorspannung ausdehnt ? Ich verstehe Vorwärtsvorspannung .... die Elektronen werden über das entgegengesetzte elektrische Feld, das von der Verarmungsregion erzeugt wird, "GEZWUNGEN". Aber wenn es umgekehrt ist, was passiert "wirklich"? Offensichtlich werden "Löcher" nicht herausgezogen, da dies keinen Sinn macht (oder werden tatsächlich Elektronen vom + -Anschluss auf die andere Seite "geschoben"). Erweitert sich die Verarmungsregion "im Grunde genommen" in eine Richtung, wie zur P-dotierten Seite. Da die Elektronen aus der P-dotierten Seite herausgezogen werden, entsteht nur eine größere Lücke ... aber warum nicht? Springen die Elektronen von der anderen Seite nicht einfach zurück in die Lücke? Oder liegt es daran, dass der negativ geladene Bereich immer mehr zur P-dotierten Seite hin aufgefüllt wird, was verhindert, dass weitere Elektronen herüberkommen?

Entschuldigung für die langen Fragen, nur "Löcher", die sich bewegen, machen es für mich wirklich kaputt, da ich mir vorstelle, dass es nur Elektronen fließen, und das macht für mich am meisten Sinn!

Eine Sache, die mir hilft, Löcher zu „verstehen“, ist, dass ich mir das Spiel der chinesischen Dame vorstelle. Eine Murmel ist das Elektron und die Löcher auf dem Brett repräsentieren die Löcher. Wenn sich eine Murmel in ein neues Loch bewegt, hinterlässt sie ein Loch. Wenn also ein Elektron zu einem neuen Loch "springt" (sagen wir von rechts nach links), hinterlässt es ein Loch, was den Anschein erweckt, dass sich das Loch von links nach rechts bewegt hat, aber nur das Elektron sich tatsächlich bewegt hat!
@Guill, warum sich Löcher nicht von der p-Seite zur n-Seite bewegen können. Ich kann dies aus dem Energiebanddiagramm nicht sehen. Wenn Sie links eine p-Region und rechts eine n-Region haben, müssten Elektronen eine Potentialbarriere überwinden, die von n nach p geht (bergauf gehen). Aber der Volantspalt ist auf der p-Seite höher als auf der n-Seite. Für mich sieht es also so aus, als würden Löcher ihre Energie verringern, wenn sie zur n-Seite "bergab" gehen. Warum ist dieses Verständnis falsch? Natürlich gibt es ein elektrisches Feld, aber wenn ich mir nur die Kurve der Bänder ansehe, bin ich etwas verwirrt.

Antworten (1)

Ihre erste Frage: Warum werden Elektronen nicht von der positiven Ladungsregion angezogen?

Jede freie Ladung bewegt sich als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das durch eine Ladungsverteilung erzeugt wird. Daher ist es wichtig, das elektrische Feld in der Region zu sehen.

Nun, das erste, was Sie tun sollten, ist herauszufinden, wo die elektrischen Felder vorhanden sind und wo nicht. Elektrisches Feld existiert nur in der Verarmungsregion, nicht in den „neutralen“ p- und n-Regionen.

Aber dann fragst du warum? Die Antwort ist klar, wenn Sie das Gaußsche Gesetz kennen. Es besagt, dass die Divergenz des elektrischen Feldes proportional zur Nettoladungsdichte ist. In den neutralen Regionen gibt es keine (unkompensierten) Nettoladungen (Ist ein p-Typ neutral oder geladen? Es ist neutral. Aufgrund jedes Lochs gibt es ein Akzeptorion, das negativ geladen ist). Andererseits gibt es in der Verarmungsregion unkompensierte positive und negative Ladungen, und dies erzeugt das elektrische Feld.

Rufen Sie zu Ihrer zweiten Frage erneut das elektrische Feld auf: Wenn Sie eine Spannung anlegen, die das eingebaute Feld erhöht, müssen Sie eine größere Anzahl unkompensierter Ladungen haben, um dieses Feld zu unterstützen. Deshalb dehnt es sich in Sperrrichtung aus und verdünnt sich in Vorwärtsrichtung.

In Wirklichkeit hört die Bewegung von Elektronen und Löchern im Gleichgewicht NICHT auf. Es gibt immer noch einige Elektronen, die zur p-Seite diffundieren, aber eine gleiche Anzahl kommt aufgrund der Drift zur n-Seite - Elektronen "in der Nähe" des Verarmungsbereichs auf der p-Seite, die vom elektrischen Feld zur Seite gefegt werden n-Seite. Ähnliches gilt für Löcher.

Versuchen Sie, Semiconductor Fundamentals von RF Pierret zu lesen. Es ist ein sehr gutes Buch für Anfänger.

In Ihrem letzten Teil sagen Sie, dass die Bewegung nicht aufhört ... Sie sprechen von einer Hin- und Herbewegung, richtig? Sie sagen, dass in der Nähe der Punkte der Verarmungsregion Elektronen aufgrund des elektrischen Feldes immer noch hin und her gehen ... aber nicht wie über und in die Regionen (denn wenn ja ... warum würden wir es a nennen Verarmungsbereich?)
Okay, lassen Sie mich den letzten Punkt etwas näher erläutern. Der Transport von Elektronen und Löchern erfolgt aufgrund von zwei Mechanismen – einer ist die DIFFUSION, die aufgrund von Konzentrationsunterschieden im Raum auftritt. Die andere ist DRIFT-Elektronen-/Lochbewegung unter Anlegen eines elektrischen Feldes.
(Forts.) Elektronen bewegen sich aufgrund von Diffusion über das Verarmungsreg (bis jetzt) ​​in das P-Reg. Elektronen auf der p-Seite in der Nähe des Randes von dep reg bewegen sich aufgrund von Drift über den tiefen Bereich in den n-reg. Sie schwingen im Tiefenbereich nicht hin und her. Sie kürzen sich nur numerisch. (Was „nahe“ bedeutet, wird beim weiteren Studium klar werden – nehmen Sie es jetzt einfach als selbstverständlich hin, da dies geschieht. Sonst verwirren Sie sich selbst.)
PN Junction Depletion Region
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