Wie diffundiert ein Minoritätsträger?

Ich bin viele Fragen durchgegangen, aber keine davon stellt die Frage, wie sich die Minoritätsträger überhaupt der Verarmungsschicht nähern.

Wenn ein pn-Übergang gebildet wird, sammelt sich eine negative Raumladung auf der p-Seite und eine positive Raumladung auf der n-Seite an. Ein Minoritätsträger (z. B. Elektron) von der Peripherie der p-Seite sollte bei Annäherung an die Verarmungsregion eine Abstoßung durch die Ansammlung negativer Raumladung oder Ionen in der Verarmungsregion erfahren, bevor er die Potentialbarriere hinunter "gleitet". Die Frage ist, da die Anzahl der Minoritätsladungsträger so gering ist, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ausreichende thermische Energie vorhanden ist, um diese Abstoßung zu überwinden, extrem gering ist. Wie also ist Diffusion möglich?

Liegt es daran, dass die Raumladung keine elektrische Feldkomponente außerhalb des Verarmungsbereichs hat? Außerdem, warum wirkt sich die angelegte Vorspannung nicht auf den Minoritätsträgerstrom aus (laut Lehrbüchern ist dieser Strom nur eine Funktion der Temperatur). Sollte der Diffusionsstrom in Sperrrichtung nicht größer sein als während der Vorwärtsvorspannung?

Antworten (1)

OK, um das in Ordnung zu bringen, sollten Sie in ein gutes Buch über Halbleitergeräte schauen, vielleicht Ben Streetmans "Solid State Electronic Devices".
(Aber ich werde es beflügeln.) Um PN-Dioden zu verstehen, teilen wir den Strom in zwei Teile auf.
Der Driftstrom aufgrund des eingebauten elektrischen Feldes in der Verarmungsregion. und der Diffusionsstrom (nach dem Sie fragen.) Das eingebaute E-Feld drückt die Ladungen zur Seite, wo sie dazu neigen, sich anzuhäufen. aber jetzt gibt es auf dieser Seite einen Überschuss an diesen Trägern.
Zufällige thermische Bewegung neigt dazu, diesen Überschuss dazu zu bringen, wegzudiffundieren.
(Wenn die Konzentration überall gleich wäre, gäbe es immer noch eine zufällige thermische Bewegung, aber keinen Nettostrom.)
Im Gleichgewicht (Null-Vorspannung) müssen sich diese beiden Ströme aufheben.

Diffusion unter umgekehrter Vorspannung: Ich muss das ein bisschen mehr denken / recherchieren. Der Diffusionsstrom ist immer noch nur ein gewisser Konzentrationsgradient und die thermische Bewegung von Ladungsträgern. Es kann einen leichten Anstieg geben, weil das angelegte E-Feld eine höhere Konzentration verursachen sollte ... aber es macht auch die Verarmungsbreite größer, vielleicht heben sich die beiden Dinge auf?

Aber was den Diffusionsstrom betrifft, denken Sie an zufällige thermische Bewegung in Gegenwart eines Konzentrationsgradienten.

Danke für die Antwort. Mir ist aufgefallen, dass meine Frage etwas falsch ist. Es soll sich eher um Driftstrom gehandelt haben, der von Minoritätsträgern getragen wird. Wie nähern sie sich der Barriere? Sie sehen, dass die p-Seite Elektronen als Minoritätsträger hat und daher driften muss, um den Diffusionsstrom aufzuheben. Aber wirkt die im Tiefenbereich aufgebaute Raumladung nicht wie ein Parallelplattenkondensator? Es sollte dieses Elektron abstoßen, richtig? (weil sich im p-Bereich eine -ve-Raumladung bildet)
@eoshah, Ja, der Ladungsaufbau (eingebautes Potenzial) verursacht den Driftstrom, und der Diffusionsstrom gleicht das aus. (mit angelegter Vorspannung von Null) Es ist beim ersten Mal etwas verwirrend, aber arbeiten Sie weiter daran.
In der feldfreien Region außerhalb der Verarmungsschicht gibt es keine überschüssige Ladung – es gibt kein Feld. Ein diffundierender Ladungsträger kann also bis an den Rand der Sperrschicht wandern. Nun darf ein diffundierender Minoritätsträger dabei keine Rekombination erleiden ...
Zunächst erfolgt die Diffusion aufgrund der thermischen Energie der Elektronen, jetzt wird aufgrund der Diffusion eine Verarmungsschicht gebildet, aber sobald sie gebildet ist, ziehen die positiven Ladungen auf der n-Seite die Elektronen zurück, die durch Diffusion zur n-Seite gegangen waren , sehen Sie, das ist der Driftstrom, alles passiert in der Schicht selbst, es gibt eine Art Krieg zwischen thermischer Energie und Kräften aufgrund des E-Felds, das geht jeden Moment kontinuierlich weiter, aber ohne eine externe Batterie, diese beiden Prozesse sind gerade im Gleichgewicht....
Wie diffundiert ein Minoritätsträger?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v