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費米能級拉平-PN結(jié)
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太陽電池中P型和N型半導(dǎo)體接觸會使費米能級拉平，然后耗盡層，然后能帶彎曲，為什么真空能級也發(fā)生彎曲？ PN結(jié)的能帶圖中拉平的費米能級全部貫穿P，結(jié)區(qū)和N，是什么使其拉平的？ pn.jpg |
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
upchjf: 金幣+2 2012-10-31 15:37:02
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
upchjf: 金幣+2 2012-10-31 15:37:02
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必須平啊，如果不平的話，載流子就可以一直不斷的流動了，直接接根導(dǎo)線就有電流了，永動機就出來了！這顯然不符合能量守恒啊。就像大壩兩側(cè)，一邊水多（電子多的N區(qū)），一邊水少/空氣多（空穴多的P區(qū)）。大壩泄洪了（PN兩側(cè)接觸了），水肯定就出來了啊。如果這個大壩在一個巨大的坑里，那么最終肯定就變成一個湖了。你說湖面是不是平的？精煉一句總結(jié)：能量守恒。 至于真空能級，書上這樣話，應(yīng)該是出于對功函數(shù)、電子親和能這些概念更直觀的表現(xiàn)。真空能級是恒定的。 [ Last edited by SCU_magiclee on 2012-10-31 at 13:04 ] |
3樓2012-10-31 12:53:40
4樓2012-10-31 13:04:57
5樓2012-10-31 15:36:35
6樓2012-11-01 09:04:37
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
upchjf: 金幣+5, 正解，謝謝 2012-11-07 15:08:59
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
upchjf: 金幣+5, 正解，謝謝 2012-11-07 15:08:59
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模仿金屬功函的定義，半導(dǎo)體材料的功函數(shù)是真空能級與費米能級的差值，也可反映的是電子從半導(dǎo)體逸出所需能量（注意不是最小能量），但是半導(dǎo)體的費米能級和摻雜濃度有關(guān)。 半導(dǎo)體的電子親和能，表示使半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的電子逸出體外所需的最小能量。是真空能級和導(dǎo)帶底的能量差。與半導(dǎo)體的摻雜程度無關(guān)。 但是，只要半導(dǎo)體給定了，二者就不會改變，是半導(dǎo)體材料的特征參數(shù)。所以遠離耗盡區(qū)，二者都沒變。 不知我的理解可對？ |
7樓2012-11-02 09:46:05
8樓2013-08-23 16:27:21
9樓2013-10-09 15:11:29
★
小木蟲: 金幣+0.5, 給個紅包，謝謝回帖
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我覺的可以這么理解，把PN結(jié)看作一個整體，N區(qū)的電子如果出現(xiàn)在P區(qū)，就得克服耗盡區(qū)的電場，就得具有比N區(qū)更高的能量才行，所以P區(qū)的能級相對于N區(qū)就被整體抬高了。 N區(qū)的費米能級與參雜濃度有關(guān)，形成PN結(jié)后，除了耗盡區(qū)外，其它地方的電子濃度沒有變化，所以 費米能及相對于價帶和導(dǎo)帶的位置不變，不論是否和P型半導(dǎo)體形成PN結(jié)。同理，P區(qū)的費米能級的相對位置在形成PN結(jié)前后亦不變。如昨天圖，N型半導(dǎo)體材料和P型接觸后，在接觸面上同一點的右邊，處于N型半導(dǎo)體費米能及的下方，（單看N區(qū)，電子出現(xiàn)的概率較高，大于1/2），在該點的左邊，處于P型半導(dǎo)體費米能級的上方，（單看P區(qū)，電子出現(xiàn)的概率較小，小于1/2），由于這個概率差，電子由N區(qū)流向P區(qū)，隨電子流動，建立了一個由N指向P的內(nèi)建電場，阻止電子流動，其結(jié)果是P區(qū)的能級相對于N區(qū)被整體提升（P區(qū)和N區(qū)視為一個整體，P區(qū)同一地方出現(xiàn)電子的概率降低，不論是自己激發(fā)的，還是從N區(qū)過來的），如上一段所說。那么二者費米能級就逐漸靠近，此時再看分界面上同一點的兩側(cè)（N區(qū)P區(qū)單獨來看），由于費米能級逐漸靠近，其電子出現(xiàn)的概率差就逐漸減小，直至為零，電子不在流動（動態(tài)平衡），那么費米能級就處于同一水平了。本征費米能級在禁帶中間，不因參雜的不同而改變。分別對于N區(qū)P區(qū)來說，相對位置是不變的，在導(dǎo)帶和價帶的中間，所以在計算的時候可以將其做為參照點（因為它的相對位置不變，算P區(qū)能帶的提升量可以做為參照）。 總上上一段及上一段所述，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成PN結(jié)后，能帶的變化是P區(qū)能帶被整體提升，直至P區(qū)費米能級與N區(qū)處于同一水平。 |
10樓2013-10-18 01:01:24
簡單回復(fù)
yxu19862樓
2012-10-30 17:05
回復(fù)
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