论文摘要
PN结作为构成结型器件的基本结构,其理论分析主要建立在Shockley提出的PN结理论基础上,但Shockley理论将分析重心集中在少子扩散电流上,忽视了其他电流成分的作用。本文指出仅依靠耗尽层两个边界“间接分析”PN结总电流的传统方式缺乏对电流传输的整体认识并容易引起诸多困惑,创新地将“过剩多子”纳入电流输运分析中,指出并仿真验证了中性区过剩多子保持与过剩少子等量分布以维持电中性。据此还解析描述了中性区电场分布,于是载流子(多子和少子)在电场牵引下形成漂移电流,过剩载流子在浓度分布梯度下形成扩散电流,继而直观地展现了中性区中不同电流成分(扩散、漂移)的空间分布。在此基础上,总电流“直接”由空间位置上的多子和少子的扩散、漂移电流相加得到,且表现出空间上的电流连续。此外,新理论体系下还可对少子漂移电流以及中性区压降等通常被忽视的物理量产生更深刻的理解。新理论体系运用到低频交流小信号工作状态,载流子及电场在交流信号下的变化也可得到定量表达。而交流总电流由总交流信号下的传导电流和位移电流构成,二者在整个PN结中相互补偿维系了电流的连续。同时,小信号模型还可完整地给出PN结的低频总电容,本文还阐述了非对称掺杂和频率变化对电容的影响。另外,新理论也成功推广并运用到光照下PN结的分析中,相应的数值仿真也印证了理论分析的科学性。总之,新理论体系成功解决了传统PN结理论所引起的困惑,直观把握了每种电流成分在电流输运中扮演的角色,对各物理量(特别是电场)的成因及物理意义都有明确认识,重塑了对PN结电流输运的理解,不失为一套具有普适性的PN结理论。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张洋
导师: 杨建红
关键词: 过剩多子,直流稳态,交流,光照
来源: 兰州大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 兰州大学
分类号: O475
总页数: 71
文件大小: 10284K
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