Warum steigt der Diffusionsstrom unter Vorwärtsspannung im pn-Übergang an?

Ich habe über Diffusionsstrom im pn-Übergang mit Vorwärtsvorspannung gelesen. Ich blieb jedoch beim Verständnis hängen, wie der Diffusionsstrom mit zunehmender Vorspannung zunimmt.

Ich habe nach Büchern gesucht und die folgende Antwort erhalten. Allerdings habe ich immer noch kein gutes Verständnis dafür. Unter Vorwärtsspannung wird die Energiebarriere verringert, warum "und mehr Elektronen können somit an der Diffusion in Richtung des p-Typ-Bereichs teilnehmen"?
Außerdem hängt der Diffusionsstrom nur vom Gradienten der Ladungsträgerkonzentration ab, nicht von deren absoluten Werten. Daher ergibt die Antwort für mich keinen Sinn. Kann es jemand erklären?

UPDATE:
Entschuldigung, ich habe mich nicht klar ausgedrückt. Ich verstehe, wie ein pn-Übergang entsteht, wie sich die Energiebarriere unter Vorwärts- und Rückwärtsvorspannung ändert.
Hier ist, was mich verwirrt: Unter Vorwärtsvorspannung wird die Energiebarriere verringert, und wie der Text sagte, erleichtert dies die Diffusion von Elektronen und Löchern, mehr Elektronen können durch die Barriere diffundieren. Wie führt dies jedoch zu einer Erhöhung des Diffusionsstroms?
Die Diffusionsstromdichte hängt nur vom Gradienten der Ladungsträgerkonzentration ab, nicht von ihren absoluten Werten. Dass mehr Elektronen durch die Barriere diffundieren können, bedeutet nicht, dass der Diffusionsstrom zunimmt. Was wirklich zählt, ist die Steigung. Wie hilft also die Vorwärtsvorspannung, den Diffusionsstrom zu erhöhen (durch Erhöhen des Ladungsträgerkonzentrationsgradienten? Wie?)? Erhöht eine niedrigere Energiebarriere den Gradienten der Ladungsträgerkonzentration?

Quelle: Technology of Quantum Devices von Manije Razeghi hier .

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Antworten (3)

Die angelegte Spannung und die Spannung innerhalb des pn-Übergangs sind in entgegengesetzter Richtung, sodass die Energiebarriere verringert wird, sodass mehr Elektronen die Verarmungszone durchqueren und somit den Strom erhöhen können.

Ich verstehe, wie die Energiebarriere reduziert wird. Wie hängt dies jedoch mit dem Diffusionsstrom zusammen? Warum eine reduzierte Barriere hilft, den Diffusionsstrom zu erhöhen? Außerdem kümmert sich der Diffusionsstrom nur um den Trägerkonzentrationsgradienten und nicht um den absoluten Wert. Warum also mehr Elektronen?

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Bevor die Verarmungszone erzeugt wird, bewegen sich Elektronen aufgrund des Konzentrationsunterschieds der Elektronen zwischen diesen beiden vom n-Typ-Halbleiter zum p-Typ-Halbleiter.

Wenn sich die Elektronen nun vom n-Typ zum p-Typ bewegen, hinterlassen sie eine +ve-Ladung, die ein elektrisches Feld entstehen lässt und den weiteren Elektronenfluss einschränkt (Elektronen bewegen sich in die entgegengesetzte Richtung des elektrischen Felds, das von der +ve-Ladung zeigt zu -ve Gebühr).Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nachdem das elektrische Feld die Anforderung zum Ausgleich der Elektronenkonzentration aufgehoben hat, wird die Verarmungszone erzeugt.

Wenn nun der pn-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, wie in der ersten Abbildung gezeigt, ist das von der Batterie erzeugte elektrische Feld in entgegengesetzter Richtung zu dem Feld in der Verarmungszone. Dadurch verringert sich die elektrische Feldstärke im Übergang.

Schließlich kann das reduzierte elektrische Feld den Elektronentransfer aufgrund des Konzentrationsunterschieds nicht mehr so ​​stark stoppen wie vor der Vorwärtsspannung.

Dies erhöht also den Stromfluss.

Ich hoffe, dass diese Erklärung erfolgreich ist, um Ihr Problem zu lösen.

Danke für die Antwort. Entschuldigung, dass ich es nicht gut genug ausgedrückt habe. Ich habe gerade den Update-Abschnitt in meinem ursprünglichen Beitrag oben hinzugefügt. Könntest du mal schauen und mir helfen, die Fragen zu beantworten?

Der richtige Grund liegt darin, dass positive Löcher und Elektronen des pn-Übergangs in Durchlassrichtung in Vorwärtsrichtung diffundieren und eine Verarmungsschicht bilden, die unbewegliche Ionen enthält, die, wenn sie in Durchlassrichtung betrieben werden, das externe elektrische Feld eine entgegengesetzte Richtung zum elektrischen Sperrfeld haben und daher die Größe der Verarmungsschicht verringern daher können Majoritätsladungsträger leicht zueinander diffundieren und der Diffusionsstrom ist größer.....

Warum steigt der Diffusionsstrom unter Vorwärtsspannung im pn-Übergang an?
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