光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,
但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,
复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,
漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,
而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,耗尽层的扩张是需要力气的,所以,穿通只能在尚未击穿的状态下才能发生,倘若击穿在先,空乏区的压降就被自我钳定,耗尽层也自然无法继续扩张。
右边这货,其实就是 肖克莱二极管 的原理性结构示意图及正向转折后的实际情况,
如果集电结的掺杂足够重,这只肖克莱二极管就会变成 高压硅堆,金属如果作为芯片的引线,就必须欧姆接触,半导体之间究竟能否实现欧姆接触我不晓得,但让反向阻断能力全失是可以的,不过,掺杂还是不要重得搞出个隧道效应来为妙!
亮绿色的那根线,代表的是 PN结的物理结面,可以见到,这PN结已非原理层级,而是有实际结构的范儿,结面区是轻掺杂,端子区则是重掺杂,为甚么要这样玩呢,因为,在足以成结的前提条件下,掺杂愈轻,耐压愈高,但实体电阻也愈大,耗尽层的胀幅也愈大,为免穿通的发生,端子得距离结区足够远,PN结才能安全地施展二极管的效能,重掺杂的外延层只能减小端子段的电阻,但真能增加端子跟结区的等效距离吗?!
那根绿线代表的,其实不仅止于物理结面,而可以是 本征层或量子阱,光伏电池及发光二极管就需要 量子阱与复合中心,给载流子提供 集中的复合或拆分之处,並且规划吸收或发放的额定光谱; 而作为射频开关或调制用的二极体,或超高耐压BJT的集电结,则此绿线就是本征层 (I区),这样的结构就是 PIN二极管,此 I 层並非作隧穿效应之用 而是提高PN结反向耐压的强化层,所以不能太薄。
作者: MrCU204, 来源:面包板社区
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