半导体物理中,关于PN结,为什么正向偏压时,Efn高于Efp,而反向偏压时Efp高于Efn

半导体物理中,关于PN结,为什么正向偏压时,Efn高于Efp,而反向偏压时Efp高于Efn,第1张

当n区相对P区有负电压,且当负电压低于-0.6V(即绝对值大于0.6V)时,就会产生一个P区到N区的大电流;当有正电压时,在小于击穿电压之前电流可以忽略不计。二极管的基本性质可以通过考虑耗尽层的电压和电场来理解。正向偏压即在N区加一个相对P区的负电压。这样会导致PN结内建电势的减小,其变化趋势如图3e所示。PN结内建电势的减小会导致电场以及耗尽区宽度的减小,如图d、c和b所示。二极管内部电压的减小和耗尽区宽度的减小开始允许电流导通二极管。

p型半导体上加正偏压,其中的空穴(多子)会在电场作用下向金属端移动,金属中含有的自由电子向p型半导体端移动,并在界面处被复合,金半结导通。

p型半导体上加负偏压,界面处在电场作用下耗尽曲变宽,金半结不导通,仅有很小的漏电流。

正向偏压下太阳能电池的光电流和暗电流方向相反,是因为太阳能电池在正向偏压下的工作原理。

太阳能电池是一种利用光能转化为电能的装置,它由光电池和电路组成。光电池是一种半导体器件,它由n型半导体和p型半导体构成。当光电池接受光照时,光能会被转化为电能,产生光电流。

在正向偏压下,n型半导体和p型半导体之间会形成电动势,使电子能够在半导体之间流动。这个过程叫做光电效应。此时,光电流的方向是由n型半导体向p型半导体流动的,即由正极向负极流动。

而在暗环境下,光电池中没有光照,所以不会产生光电流。但是,由于正向偏压的存在,半导体之间仍然会形成电动势,使得电子在半导体之间流动。这个过程叫做暗电效应。此时,暗电流的方向也是由n型半导体向p型半导体流动的,即由正极向负极流动。

所以,在正向偏压下,太阳能电池的光电流和暗电流的方向是相反的。当太阳能电池接受光照时,光电流的方向是由正极向负极流动的;而在暗环境下,暗电流的方向也是由正极向负极流动的。

但是,要注意的是,在反向偏压下,太阳能电池的光电流和暗电流的方向是相同的。在反向偏压下,n型半导体和p型半导体之间不会形成电动势,所以光电流和暗电流都不会流动。


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