如何测量PN中的耗散层两边的电位差?
简 介: ※
关键词
: PN结,势垒电压
Contents
§01 问题来源
1.1 被多次问及的问题
无论是国内外,对于电子初学者来讲,一个显而易见的问题出现在PN原理解释中:怎么测量PN结两边的电位差?。两种不同型号半导体融合界面出现的PN结构,由于扩散作用,形成了一个被称为耗散层,内部家具板内建的电动势使得扩散电流与漂移电流达到平衡。
如果将这个PN届看成一个电容,既然内部存在着电场,那么两端就应该有相应的电位差。接过来了,无论国内外很多人都在问如何才能直接测量到这个电位差:
- 在 Understanding the PN-Junction Built in Voltage 提问后的回答中:一个解释在于对PN结外出的引线(通常是金属)与PN结对应的半导体之间也建立了内置的电场,抵消了PN结建立的内部电场。
- 在 How can we experimentally measure the build-in voltage of a pn junction at thermal equilibrium? 的提问就避免上面的接触电阻,他提议使用 Kelvin probe force microscopy (KPFM) 来测量PN结两边的电位差。
▲ 图1.1 Schematic of KPFM
关于KPFM可以下载 介绍PDF : https://www.nanosurf.com/images/applications/KPFM/Kelvin-probe-force-microscopy-KPFM.pdf 。
- 在 关注公众号“牵手日记”可查询网课答案 中直接就提到:当把PN结两边短路,就应该存在电流流过。
1.2 PN结相关文献
在 Berkeley : Lecture 9:PNjunction 给出了PN结对应的电场情况。
▲ 图1.2 PN结外部电场
所以从本质上来看,n-型半导体的电位要比其p-型半导体点位高。那么为什么测量不到呢?
§02 为什么?
关于这个问题,在 Berkeley 大学 EECS Niknejad Lecture 9 PN Junctions (2003)给出了相应的讲解。
▲ 图2.1 Ali Niknejyad 教授
2.1 提问
是否我们可以把PN结看成二极管而获得它的能量呢?
▲ 图2.2 是否可以测量到PN结的电压呢?
φbi=φn−φp=Vth(lnNDni+lnNAni)=VthlnNDNAni2\varphi _{bi} = \varphi _n - \varphi _p = V_{th} \left( {\ln {{N_D } \over {n_i }} + \ln {{N_A } \over {n_i }}} \right) = V_{th} \ln {{N_D N_A } \over {n_i^2 }}φbi=φn−φp=Vth(lnniND+lnniNA)=Vthlnni2NDNA
通过典型数据计算等效的电位差:
φbi=26mV⋅lnVDVAni2=60mV×log101015⋅10151020=600mV\varphi _{bi} = 26mV \cdot \ln {{V_D V_A } \over {n_i^2 }} = 60mV \times \log _{10} {{10^{15} \cdot 10^{15} } \over {10^{20} }} = 600mVφbi=26mV⋅lnni2VDVA=60mV×log1010201015⋅1015=600mV
2.2 回答
有限,答案是不能够测量到对应的PN两边的电位差。
原因就是二极管所使用的相同的引脚金属线与半导体之间也存在着电位差。分别对于n、p 型的金属接触电位差之间并不相同。
如果外部通过金属线短接,根据能量守恒可以知道外部并不会形成电流。所以可以知道金属-半导体接触电位差能够抵消PN结所对应的内部电位。
▲ 图2.2.1 外部引线所产生的金属-半导体电位
2.3 如何才能够测量内部电位差?
直接测量无法获得PN结的电位差,但是可以通过测量PN对应的电容与偏置单压之间的关系来测量得到该点位。
▲ 图2.3.1 PN电容与偏置电压之间的关系
※ 总 结 ※
在PN结两边的电位差是产生内部电场的基础。但直接通过外部的金属引线是无法直接测量到这个电位差,关键是外部的金属引线会在也会产生不同的接触电位。可以通过测量PN届的等小电容来间接测量到这个电位差。
■ 相关文献链接:
- Understanding the PN-Junction Built in Voltage
- How can we experimentally measure the build-in voltage of a pn junction at thermal equilibrium?
- Kelvin probe force microscopy (KPFM)
- 介绍PDF
- 关注公众号“牵手日记”可查询网课答案
- Berkeley : Lecture 9:PNjunction
● 相关图表链接:
- 图1.1 Schematic of KPFM
- 图1.2 PN结外部电场
- 图2.1 Ali Niknejyad 教授
- 图2.2 是否可以测量到PN结的电压呢?
- 图2.2.1 外部引线所产生的金属-半导体电位
- 图2.3.1 PN电容与偏置电压之间的关系
如何测量PN中的耗散层两边的电位差?相关推荐
- 如何理解六西格玛MSA测量系统分析中的线性
首先我们来了解六西格玛MSA测量系统分析是什么?比如我们去菜市场买菜,经常会遇到缺斤短两的问题,比如把八两称成一斤,这就叫数据的误差.那么这种误差,是通过测量得来的.我们通过针对这种误差的评估,就叫M ...
- oracle数据库有哪些文件构成,Oracle数据库架构中包括几层?每层都有什么元素?...
Oracle数据库架构中包括几层?每层都有 什么元素? 1 PL/SQL代表 A PROCEDURAL LANGUAGE/SQL B PROGRAM LANGUAGE SQL C POWER LANG ...
- 求二叉树中第K层结点的个数
一,问题描述 构建一棵二叉树(不一定是二叉查找树),求出该二叉树中第K层中的结点个数(根结点为第0层) 二,二叉树的构建 定义一个BinaryTree类来表示二叉树,二叉树BinaryTree 又是由 ...
- TF之BN:BN算法对多层中的每层神经网络加快学习QuadraticFunction_InputData+Histogram+BN的Error_curve
TF之BN:BN算法对多层中的每层神经网络加快学习QuadraticFunction_InputData+Histogram+BN的Error_curve 目录 输出结果 代码设计 输出结果 代码设计 ...
- 用matlab求残余误差,matlab在测量误差分析中的应用
matlab在测量误差分析中的应用 MATLAB在测量误差分析中的应用 在技术测量中,按照误差的特点与性质,误差可分为:系统误差,粗大误差和随机误差.在假定不含有系统误差的情况下,可借助MATLAB对 ...
- caffe中的batchNorm层(caffe 中为什么bn层要和scale层一起使用)
caffe中的batchNorm层 链接: http://blog.csdn.net/wfei101/article/details/78449680 caffe 中为什么bn层要和scale层一起使 ...
- 网络中的七层协议与TCP/IP五层模型
socket(套接字)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程 ...
- (原)torch中微调某层参数
转载请注明出处: http://www.cnblogs.com/darkknightzh/p/6221664.html 参考网址: https://github.com/torch/nn/issues ...
- html遮罩实例,给原生html中添加水印遮罩层的实现示例
效果图 代码 水印遮罩 .watermark_mask { position: fixed; top: 10px; } .hello { width: 500px; height: 2048px; m ...
最新文章
- 单元测试工具JUnit
- python map reduce filter_Python map, reduce, filter和sorted
- 基于python3的Opencv(一)-打开摄像头显示图像
- zookeeper开机自启动
- 黑客攻破中国电信网络发布900个后台密码
- Ubuntu12.04下apache服务器的安装也配置
- C#+ajaxupload实现图片上传
- laravel 模型事件 updated 触发条件
- Linux下安装DB2数据库
- 三年经验前端vue面试记录
- 软件自动化测试优点,自动化测试的优势和劣势有哪些?
- Jupyter notebook系列(2):使用技巧(快捷键,多行输出,多光标操作,Unix系统命令的使用,查看输入输出历史,保存记录点与分享,抑制文末输出,图片输出,多环境kernel切换)
- 互联网常见34个术语解释
- Arduino 利用ADS1115 AD转换模块进行数据读取
- Win7报错:Explorer.EXE不支持此接口的解决办法
- Ubuntu更新企业微信
- 侧馈矩形微带天线设计报告
- CTF 实验吧 天网管理系统
- “开宝五子棋读谱”软件的隐私政策和权限说明
- 那些年我们踩过的Hive坑