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2.2 准费米能级在线视频

2.2 准费米能级

1、准费米能级

对于平衡PN结来说，电子和空穴具有统一的费米能级，即：电子和空穴的费米能级相等，且恒定，见PN结的平衡状态。施加电压给PN结后，有净电流通过PN结，根据

（1）

（2）

可知，在非平衡状态时，不存在统一的费米能级。但同一种粒子在同一地点的能量分布仍遵循费米狄拉克分布，为了能用平衡状态的载流子浓度计算公式来描述载流子分布，引入准费米能级。用E_Fn和E_Fp分别表示电子和空穴的准费米能级，且E_Fn和E_Fp是随x变化的。非平衡时的电子和空穴浓度可表示为：

（3）

（4）

2、非平衡状态下的能带图

1）正偏电压下的能带图

在欧姆接触电极附近，由于该处掺杂大量的复合中心，所以电子和空穴极容易达到平衡，所以该处的电子和空穴的费米能级相等。在外加正向电压时，N区欧姆接触电极的电子电位能比P区欧姆接触电极的电子电位能高qV。

由式（2）分析E_F_p的变化规律。J_p一定时，E_F_p从P区向N区是增加的。但在P区，由于空穴是多子，所以E_F_p变化不大，可近似地认为不变，保持P区欧姆接触处的平衡费米能级。在N区，空穴为少子，并且在距空间电荷区边界一个少子扩散长度的范围内衰减到平衡少子浓度，所以E_F_p在距空间电荷区边界一个少子扩散长度的范围内增加到N区欧姆接触电极的费米能级E_F_n。在空间电荷区近似地认为保持E_F_p不变。

同理可由式（1）分析E_F_n的变化规律，在空间电荷区内有：

（5）

正偏电压下的能带图如图a所示，上式的差值就是势垒高度的降低量。

图（a）正偏PN结能带图

2）反偏电压下的能带图

用类似的方法可分析PN结在反向电压的准费米能级的变化规律，准费米能级在空间电荷区的关系遵守式（5）

（6）

反偏电压下的能带图如图b所示，上式的差值就是势垒高度的增加量。

图（b）反偏PN结能带图

下一节:准费米能级ppt

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第1章半导体器件基本方程

-1.1 泊松方程

-1.2 电流密度方程

--电流密度方程

-1.3 连续性方程

--连续性方程

-第2章 PN结序言

第2章 PN结

-2.1 PN结的平衡状态

--2.1PN结的平衡状态1

--2.1PN结的平衡状态2

--2.1 PN结的平衡状态

--作业1

--PN结的平衡状态ppt

-2.2 准费米能级

--2.2 准费米能级

--准费米能级ppt

-2.3 PN结的直流特性

--PN结直流V-I特性1

--PN结直流V-I特性2

--PN结直流V-I特性3

--PN结直流V-I特性4

--作业

--PN结直流特性ppt

-2.4 大注入效应

--2.4 大注入效应

--大注入效应ppt

-2.5 PN结的击穿特性

--PN结击穿特性（上）

--PN结击穿特性（下）

--作业

--PN结击穿特性ppt

-2.6 PN结势垒电容

--2.6 PN结势垒电容

--作业

--PN结势垒电容ppt

-2.7 PN结交流小信号扩散电流和交流导纳

--2.7 PN结交流小信号扩散电流和交流导纳

--作业

--PN结交流小信号扩散电流与交流导纳ppt

-2.8 PN结的开关特性

--2.8 PN结的开关特性

--作业

--PN结的开关特性ppt

-2.9PN结二极管

--2.9 PN结二极管

-第2章作业考核

第3章双极晶体管

-3.1 引言

--第3章引言ppt

-3.2 双极晶体管基础

--3.2 双极晶体管基础

--作业

--双极晶体管基础ppt

-3.3 均匀基区晶体管直流电流放大系数

--均匀基区晶体管直流电流放大系数（上）

--均匀基区晶体管直流电流放大系数（下）

--作业

--均匀基区晶体管电流放大系数ppt

--晶体管直流电流电压方程ppt

-3.4 缓变基区晶体管直流电流放大系数

--缓变基区晶体管直流电流放大系数（上）

--缓变基区晶体管直流电流放大系数（下）

--作业

--缓变基区晶体管电流放大系数ppt

-3.5 晶体管直流电流电压方程

--晶体管直流电流电压方程（上）

--晶体管直流电流电压方程（下）

--作业

--晶体管直流电流电压方程ppt

-3.6 晶体管的反向特性

--3.6 双极晶体管的反向特性

--作业

--晶体管反向特性

-3.7 基极电阻

--作业

--基极电阻ppt

-3.8电流放大系数与频率的关系

--电流放大系数与频率的关系（1）

--电流放大系数与频率的关系（2）

--电流放大系数与频率的关系（3）

--电流放大系数与频率的关系（4）

--作业

--交流电流放大系数ppt

-3.9 高频小信号电流电压方程与等效电路

--高频小信号电流电压方程与等效电路（1）

--高频小信号电流电压方程与等效电路（2）

--作业

--高频小信号电流电压方程与等效电路ppt

-3.10 功率增益和最高震荡频率

--高频功率增益与最高振荡频率

-3.11 双极晶体管的功率特性

--1、大注入效应

--2、有效基区扩展效应

--3、发射极电流集边效应

--4、二次击穿

--5、最大耗散功率

--作业

-第3章作业考核

第4章场效应晶体管

-4.1 MOSFET的结构和工作原理

--4.1 MOSFET的结构和工作原理

--作业

-4.2 MOSFET的阈值电压

--阈值电压（1）

--阈值电压（2）

--作业

-4.3 MOSFET输出特性的数值分析

--MOSFET输出特性的数值分析

--作业

-4.4 亚阈值区导电

--MOSFET亚阈值区导电

--作业

-4.5 MOSFET的直流参数及温度特性

--MOSFET的直流参数及温度特性

--作业

-4.6 MOSFET的小信号交流参数及频率特性

--MOSFET的小信号交流参数及频率特性

--作业

-4.7 MOSFET的短沟道效应

--短沟道效应

-4.8 JFET和MESFET

--JFET和MESFET

-第4章作业考核

2.2 准费米能级笔记与讨论

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