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常用词典

耗尽区；势垒区；阻挡层

例句

Under the approximation of the full depletion, the calculating formulas for the width and electrical field of depletion region are obtained.

提出了热及电场诱导的多载流子模型，在完全耗尽近似下，得出了耗尽区厚度和电场强度的计算公式。

Looked from the cloud field that, the fog forms has moved in the cloud belt the place and the systematic cloud is west the side clear depletion region.

从云场上分析，雾形成在云带移过的地方和系统性云系西侧的晴空区。

By utilizing the method, the doping concentration of the epitaxial layer is regulated to increase the widening of the depletion region so as to further improve the photon absorption efficiency.

利用本发明的方法，通过外延层的掺杂浓度来调节以增加耗尽区的展宽，可进一步提高光子吸收效率。

However, even slight changes in the meteorology of the region this month could affect the rate of depletion of ozone and how large an area the ozone hole might span.

即使这一地区在本月之内出现任何的天气变化都有可能影响臭氧含量的变动，并决定臭氧空洞将扩大多少。

The Starkshift of PC peaks relative to ple ones gives a clear indication to the distribution of electricfield in MQW region and the validity of depletion model.

光电流谱峰与激发光谱峰的斯塔克位移提供了多量子阱中电场分布的信息，并证明了耗尽区模型的正确性。

同义词

|blocking layer;耗尽区；势垒区；阻挡层

专业解析

在半导体物理学中，耗尽区（Depletion Region） 是指PN结或金属-半导体接触附近的一个关键区域。其核心特征是该区域内可自由移动的载流子（电子和空穴）浓度极低，近乎“耗尽”，从而形成一个高电阻、缺乏导电电荷的绝缘层。以下是其详细解释：

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1. 物理成因与形成机制

当P型半导体（富含空穴）与N型半导体（富含电子）接触时，由于浓度差异，P区的空穴会向N区扩散，N区的电子则向P区扩散。这种扩散运动导致：

• 在P区侧留下带负电的不可移动受主离子（如硼原子获得电子后形成的B⁻）
• 在N区侧留下带正电的不可移动施主离子（如磷原子失去电子后形成的P⁺） 这些固定电荷在界面两侧形成空间电荷区，即耗尽区。该区域内建电场的方向由N区指向P区，阻碍载流子的进一步扩散，最终达到动态平衡。

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2. 电学特性与作用

• 高电阻特性：因缺乏自由载流子，耗尽区电阻远高于中性半导体区域。
• 势垒效应：内建电场形成势垒（称为“内建电势”或“接触电势”），阻止多数载流子扩散。公式表达为： $$ V_{bi} = frac{kT}{q} lnleft(frac{N_A N_D}{n_i}right) $$ 其中 (N_A) 和 (N_D) 分别为受主/施主浓度，(n_i) 为本征载流子浓度。
• 电容效应：耗尽区宽度随外加电压变化，其电容（耗尽层电容）可表示为： $$ C_j = frac{varepsilon A}{W} $$ (varepsilon) 为介电常数，(A) 为结面积，(W) 为耗尽区宽度。

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3. 耗尽区宽度（W）的计算

耗尽区宽度由掺杂浓度和外加电压共同决定： $$ W = sqrt{frac{2varepsilon (V_{bi} pm V_a)}{q} left( frac{1}{N_A} + frac{1}{N_D} right)} $$ 其中 (V_a) 为外加电压（正向偏压取负，反向偏压取正）。

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4. 在器件中的关键作用

耗尽区是半导体器件的核心工作区域：

• 二极管：控制单向导电性，反向偏压时耗尽区展宽阻断电流。
• 场效应晶体管（FET）：栅极电压调制耗尽区宽度，控制沟道导电性。
• 太阳能电池：内建电场分离光生载流子，形成光电流。

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权威参考文献

1. 半导体物理奠基性研究：Shockley, W. (1949). "The Theory of p-n Junctions in Semiconductors" （贝尔实验室报告，首次定量分析耗尽区模型）。
2. 现代半导体器件标准教材：Streetman, B. G., & Banerjee, S. K. (2015). Solid State Electronic Devices. 第5章详细推导耗尽区方程 。
3. IEEE里程碑文献：Pierret, R. F. (1996). Semiconductor Device Fundamentals. Addison-Wesley, 第3章 。
4. 开放教育资源：亚利桑那州立大学 "ELE 432: Semiconductor Devices" 课程讲义 。

网络扩展资料

Depletion Region（耗尽区）是半导体物理学中的核心概念，常见于二极管、晶体管等电子器件的分析中。以下是详细解释：

1.基本定义

Depletion Region指半导体材料中载流子（电子和空穴）被耗尽的区域，通常出现在PN结或金属-半导体接触界面附近。该区域因缺乏自由电荷而呈现高电阻特性，形成阻止电流流动的“势垒区”或“阻挡层”。

2.形成机制

• 载流子扩散：当P型（富含空穴）和N型（富含电子）半导体结合时，电子和空穴会向对方区域扩散。
• 空间电荷区：扩散导致交界处形成正负离子层（P区负离子、N区正离子），产生内建电场，阻碍进一步扩散。
• 动态平衡：最终扩散与电场作用达到平衡，形成稳定的耗尽区。

3.关键特性

• 宽度：受材料掺杂浓度和外部电压影响，掺杂浓度越高，耗尽区越窄。
• 电场方向：由N区指向P区，阻碍多数载流子流动，但允许少数载流子漂移。

4.应用领域

• 二极管整流：反向偏置时耗尽区扩大，阻止电流；正向偏置时缩小，允许导通。
• 场效应晶体管（FET）：通过栅极电压调节耗尽区宽度，控制导电通道的通断。

5.相关术语

• 势垒（Barrier）：耗尽区形成的电势差。
• 反向偏置（Reverse Bias）：外部电压扩大耗尽区，增强绝缘性。

如需进一步了解半导体器件工作原理，可参考电子学教材或专业文献。

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