高中物理教材內容討論:二極體的空乏區寬度

今天看電子學的時候想到以前老師講若在二極體接上順向或逆向偏壓則其空乏區亦隨之變小或變寬都覺得沒問題但是我看完課本的敘述後覺得空乏區實際的長度似乎不受到接順向 ... 國立台灣師範大學物理系物理教學示範實驗教室(舊網站)物理問題討論區(黃福坤) 我們也針對科學教學建立開課系統:科學園,讓老師更方便運用網路科技輔助教學，歡迎教師多加利用！中學物理(維基) (學習物理不只是knowHOW更重要的是knowWHY,歡迎參考聞名全球的物理動畫,英文網頁NTNUJAVA以動畫為主) 白話物理 關鍵詞 最近天 物理名詞中英檢索 無法登入或系統功能不正常回報 討論區首頁>>物理課程相關問題(分成國中/高中/大學等區)>>高中物理教材內容討論>>二極體的空乏區寬度 本區註冊且登入者方可留言 想檢測你的物理概念嗎?歡迎到考考你單元(適合高中物理程度)或考考你單元(配合圖片或影片解說)挑戰 電子/電路標題:二極體的空乏區寬度 1:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-0623:14:15: 今天看電子學的時候想到以前老師講若在二極體接上順向或逆向偏壓則其空乏區亦隨之變小或變寬都覺得沒問題但是我看完課本的敘述後覺得空乏區實際的長度似乎不受到接順向或逆向偏壓的影響空乏區起因於在PN的junction附近由於電洞與電子復合故其內由受體與施體的離子所組成 質量相當大位置固定幾乎不移動課本上的解釋是說 當我接上順向偏壓時由於外加電場與空乏區內建電場反方向使得電流載子更容易擴散所以我們說空乏區"縮小"了並非實際長度縮小 請問這樣解釋對嗎?? 還是他會真正的縮小呢?受到了外加電場的影響?[這篇文章被編輯過:陳易辰在2007-05-1000:22:15] 2:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-1000:27:09:[回應上一篇] 有沒有人可以回應一下呢?很希望有人能跟我一起討論 高中的電子學感覺真是資訊不足...(其實高中好像本來就簡化很多很理想化) 3:黃福坤(研究所)張貼:2007-05-1001:12:26:[回應上一篇] 首先要確認空乏區的定義與形成的原因,你可以先談一下尚未加上偏壓前PN接合面如何形成空乏區原因為何？空乏區又是如何定義了！然後再討論加上偏壓後的狀況會比較有意義！ 4:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-1021:59:56:[回應上一篇] 你說的我上面都已經提到了空乏區的定義?我不曉得如何去定義  PN接面的高電阻區域嗎?還需要更嚴謹的定義嗎? 5:黃福坤(研究所)張貼:2007-05-1022:44:28:[回應上一篇] 你只說『空乏區起因於在PN的junction附近由於電洞與電子復合』但是你並沒有說為何會形成空乏區？ 這應該是課本內有的內容：P區添加了三價的雜質(因此少了一個電子),N區添加了五價的雜質(因此多了一個電子)於是在接合面N區的電子便往P區移動(一邊缺電子/一邊多電子移動後都和原本四價的原子形成完美的結合).結果原本兩區都是電中性.因為電子的移動使得接合面兩邊都帶電(P區帶負電N區帶正電)電荷的分佈也在邊界兩邊很窄的區域內形成了從N區指向P區的電場.電場還不夠強之前電子還是持續移動.但是當電場大到一個程度.電荷便無法再繼續移動. 邊界兩邊這個電場區域內和其他區域仍保有三價或五價雜質的區域不同. 都缺乏可移動的電子或電洞(N區多出可移動的電子跑去P區補足少一個電子的電洞位置). 這個區域便稱為空乏區.當外加電場後當然會影響實際空乏區的分佈.以上的說明才比較完整.你只是提出結果或可能原因.並沒有說明中間的過程.物理的學習重點在於knowwhy也就是過程的理解！ 6:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-1023:46:35:[回應上一篇] 喔抱歉是我疏忽了那麼可以詳加說明一下接上各偏壓實際空乏區分布的影響嗎? 7:黃福坤(研究所)張貼:2007-05-1100:30:38:[回應上一篇] 我已經詳細說明空乏區形成的原因與過程,最後補上加上電場會影響空乏區 此空乏區因為電荷累積於邊界兩邊有點像一個平行板所形成逆向(由N朝向P)電場 阻止N區的電子繼續向P區移動 其實就是指加上不同偏壓時分別會在PN整體內部建立另一個電場(順向或逆向) 若是你真的有好好看以上的說明也理解了以上的說明(若還不理解就要針對你不了解處詳細敘述以便 繼續討論) 依據你的物理知識應該可以想像可能會造成怎樣的影響並推論空乏區會如何變化? 若是你肯詳細寫下你的想法與思考過程, 我會願意和你繼續討論  因為這樣才能幫助你自己思考與學習 而不是僅告訴你答案讓你背這不是真正的學習.也不是討論區(非解答區)的目的 若是你還是簡單幾個字回應,懶得打字我可能也會受感染,也就簡單的回覆或甚至不回應了! 8:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-1123:22:54:[回應上一篇] 不好意思是我態度不佳因為今天要周考想趕快把它弄懂...不然那個疙瘩弄得我很不舒服後來我自己有想過把解釋修正了一下 考慮一個理想二極體接上順向偏壓則多數載子變的更容易擴散的原因有二:1.載子由於外加電場的影響受到分別指向P.N的電力故穿越空乏區時有更多的動能2.空乏區亦受到外加電場的影響而重新分布達到新的動態平衡時(擴散電流=漂移電流)其範圍將比原來的小即內建電場會比較小載子更容易穿越反之接上逆向偏壓則有相反的效應故二極體接上偏壓後載子的擴散將受到上述兩者的交互影響而又以1.的影響較大這樣的解釋應該是很完整了若有錯誤請指教 9:黃福坤(研究所)張貼:2007-05-1123:59:35:[回應上一篇] 若是你能以類似我之前第五篇的方式詳細敘述才更容易理解.當然或許你已經滿足於以上的解釋.提醒你幾件事：1.尚未加偏壓前,空乏區形成時,空乏區因為有逆向電場,也形成了逆向電壓.2.當施加順向偏壓時,電壓是提供於PN兩端.你似乎認為外加電壓於PN內部所建立電場都一樣？是這樣嗎？在空乏區尚未抵銷前,其實幾乎沒有電流導通喔！當外加順向電壓超過空乏區的電壓時,整個PN變成類似導體.此時PN內部才有比較均勻分佈電場.3.當施加逆向偏壓時也有類似情況？想一想是否可能你所提1,2中真的是1的影響比較大嗎？比較一下：一般純電阻回路,也不是回路沿線,到處電場都一樣,而是電阻愈大處,電位差較大,導體接線部分電場幾乎為零. 10:陳易辰榮譽點數4點(大學)張貼:2007-05-1200:48:27:[回應上一篇] 是了!我忘了考慮導通電壓所以在我接到導通電壓之前我所加的電壓幾乎都用來抵銷逆向電壓囉!實際上電壓大於導通電壓前 雖然擴散電流的確變大了(即動能較大足以穿越空乏層的電子與電洞)但大部分的載子 P邊的電洞與N邊的電子會被趕入空乏區內與正負離子會合而成中性原子(使空乏區減小)對吧?這麼看來 在空乏區被抵銷前其存在對於擴散電流影響的確比較大然而我比較想不通的是此時二極體內的電場會如何分佈呢?可以把空乏區視為一個反接的電池處理嗎?  另外我又有一個疑問當二極體外加的電壓為導通電壓空乏區是否會真的"完全關起來"呢?如果是的話 由於空乏區已經關起來了整個二極體呈現類似導體的情況那麼我之前所述的第2個理由接上導通電壓後便不需考慮了吧?  [這篇文章被編輯過:陳易辰在2007-05-1200:52:36] 11:黃福坤(研究所)張貼:2007-05-1217:18:46:[回應上一篇] 可以將空乏區當成電阻很大的區域（趨近於無窮大）其餘區域電阻相對很小因此外加順向偏壓小於空乏區電壓之前幾乎外加電壓所形成電場都分佈於空乏區內以抵銷空乏區的電場（也實質讓空乏區域變小）當順向電壓超過沒有偏壓前空乏區電壓時,空乏區就消失了.因此整體變成一個導體. 但是電阻會隨電流增加而減少.電路分析時可將空乏區視為一逆向理想電壓源！ 12:HydrogenDioxide(大學理工科系)張貼:2007-05-1218:12:16:[回應第1篇] Quote:在2007-05-0623:14:15,陳易辰寫了:今天看電子學的時候想到以前老師講若在二極體接上順向或逆向偏壓則其空乏區亦隨之變小或變寬都覺得沒問題但是我看完課本的敘述後覺得空乏區實際的長度似乎不受到接順向或逆向偏壓的影響空乏區起因於在PN的junction附近由於電洞與電子復合故其內由受體與施體的離子所組成 質量相當大位置固定幾乎不移動課本上的解釋是說 當我接上順向偏壓時由於外加電場與空乏區內建電場反方向使得電流載子更容易擴散所以我們說空乏區"縮小"了並非實際長度縮小 請問這樣解釋對嗎?? 還是他會真正的縮小呢?受到了外加電場的影響?[這篇文章被編輯過:陳易辰在2007-05-1000:22:15]何不看看維基百科.. 本區註冊且登入者方可留言回首篇留言 黃福坤修改,轉成中文版面並增加功能從2011/06/15起 對本討論區有何疑問請Ruby:onlineid=0:time=1647901918/Mar:2206:03:pagetime=0s