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07_08_异质结 半导体电子论,异 质 结,同质结,由同种半导体材料构成N区或P区,形成的PN结,异质结,两种带隙宽度不同的半导体材料生长在同一块,单晶上形成的结,同型异质结,结的两边导电类型相同:NN,PP,异型异质结 ,结的两边导电类型不相同:NP,PN,两种材料未构成异质PN结之前的能级图,两种半导体材料构成异质PN结之后的能级图,异质PN结界面处导带底和价带顶不连续 差值,两种材料的费密能级不同,电子从高费密能级材料流向低费密能级材料,形成PN结势垒,形成异质结时,能带在界面处间断,在势垒的一侧出现尖峰,另一侧出现峡谷,异质结的“注入比,P区的电子电流密度,N区的空穴电流密度,PN结注入比,热平衡条件,异型同质PN结注入比,N,D,和N,A,N区和P区掺杂浓度,如果N型区的带隙宽度大于P型区带隙宽度,即使两边,掺杂浓度差不多时,可以获得很高的注入比,异质结的注入比决定晶体管的电流放大系数、激光器,的注入效率和阈值电流,异型异质PN结,异质PN结注入比,光生伏特效应,太阳能电池,利用扩散掺杂,在P型半导体的外表形成一个薄的N型层,光照射下,在PN结及附近产生大量的电子和空穴对,PN结的自建电场 强电场区域,PN结附近一个扩散长度内,电子空穴对还没有复合,就有可能通过扩散到达PN结的强电场区域,强电场将电子扫向N区,强电场将空穴扫向P区,N区带负电,P区带正电,上下电极,产生电压,异质结的“窗口效应,光子能量小于宽带隙的N型层_ ,可以透,过N型层,在带隙较窄的P型层被吸收,同质PN结制作光电池,缺陷引起的外表复合和高掺杂层中载流子寿命低等因素,使得一些,电子空穴对不能到达强电场区域,异质结的“窗口效应,异质结的窗口效应 有效地,减小电子空穴的复合率,
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