
【化】 internal field; local electric field
内電場(Internal Electric Field)
在半導體物理學和電子工程領域,内電場指材料内部因電荷分布不均而自發形成的電場,無需外部電壓施加。其核心機制是載流子(電子與空穴)的擴散運動導緻空間電荷區形成,從而産生電場。該電場的方向與載流子擴散方向相反,最終與擴散作用達到動态平衡。
非均勻性驅動
當半導體存在摻雜濃度差異(如PN結的P區與N區)或光照/載流子注入導緻局部電荷積累時,載流子從高濃度區向低濃度區擴散,形成空間電荷分離(如P區留下負離子,N區留下正離子),進而激發内電場。
平衡擴散與漂移
内電場會促使載流子産生與擴散方向相反的漂移運動。當漂移電流與擴散電流相等時,系統達到平衡,内電場強度趨于穩定。
能帶彎曲表征
内電場的存在導緻半導體能帶在空間電荷區彎曲(如PN結的能帶傾斜),彎曲幅度直接反映内電場強度,公式為:
$$ mathcal{E} = -frac{1}{q} frac{dE_c}{dx} $$
其中 ( mathcal{E} ) 為電場強度,( E_c ) 為導帶底能量,( q ) 為電子電荷,( x ) 為位置坐标。
内電場構成耗盡區,實現單向導電性,是整流器件的基礎。
光生載流子在内電場驅動下分離形成光電壓,實現光電轉換。
内電場加速載流子運動,提升器件響應速度與量子效率。
根據半導體經典理論,内電場被定義為"由材料内部淨電荷分布産生的電場,遵循泊松方程:
$$
abla cdot mathcal{E} = frac{rho}{varepsilon} $$
其中 ( rho ) 為電荷密度,( varepsilon ) 為介電常數"。
注:因未搜索到可引用的具體網頁,定義綜合自半導體物理權威教材(如S.M. Sze《半導體器件物理》、Donald Neamen《半導體物理與器件》)。
内電場是指導體或介質在外電場作用下,其内部自由電荷重新分布後形成的電場,方向通常與外電場相反。以下是詳細解釋:
産生條件
當導體被置于外電場中時,自由電荷(如金屬中的電子)會受到電場力作用發生宏觀移動,導緻電荷在導體表面聚集。這種電荷重新分布形成的電場即為内電場。
方向特性
内電場的方向與外電場相反。例如,若外電場方向向右,自由電子會向左移動,使導體左端顯負電、右端顯正電,此時内電場方向向左。
作用效果
内電場會削弱外電場的影響,直到導體内部總場強為零,達到靜電平衡狀态。此時導體内部沒有電荷的宏觀運動。
内外電場的相對性
“内”和“外”是相對于研究對象(如導體)而言的。外電場指原始施加的電場,而内電場是導體自身電荷響應産生的電場。
應用場景
這一概念常見于電磁學中的靜電平衡分析,例如解釋導體屏蔽效應、電容器極闆電荷分布等現象。
關于電場的其他疑問,可參考物理學教材或權威電磁學資料進一步學習。
阿苯铵并腦獨眼畸胎凍凝溫度窦切除術防不勝防反蕪酸副結核骨粉果膠溶解作用海蔥苷配基假動脈硬化夾牢減震器臂膠體解鍊節育寄宿單元可糾正錯誤累加利息流行性流感粒狀染色的鹵代萘黴菌蛋白酶内果皮生産機械舌下囊腫順序成瓣碎石路通信終端