题目
PN结加正向电压时,空间电荷区将( )。A. 变窄B. 基本不变C. 变宽D. 不确定
PN结加正向电压时,空间电荷区将( )。
A. 变窄
B. 基本不变
C. 变宽
D. 不确定
题目解答
答案
A. 变窄
解析
考查要点:本题主要考查PN结在外加正向电压时空间电荷区宽度的变化规律,需要理解内建电场与外加电场的相互作用。
解题核心思路:
- 内建电场与空间电荷区的关系:PN结的内建电场由空间电荷区的电荷分布形成,其强度决定了耗尽层(空间电荷区)的宽度。
- 正向电压的作用:外加正向电压时,外电场方向与内建电场方向相反,导致内建电场强度减弱。
- 宽度变化规律:内建电场强度越弱,耗尽层宽度越小。因此,正向电压会使空间电荷区变窄。
关键点:明确外加电压如何影响内建电场,进而推导耗尽层宽度的变化。
步骤解析:
- PN结的初始状态:未加外压时,PN结内部存在内建电场,空间电荷区宽度由杂质浓度、温度等因素决定。
- 正向电压的施加:P区接正极,N区接负极,外加电场方向与内建电场方向相反。
- 内建电场的变化:外加电场部分抵消内建电场,导致内建电场强度降低。
- 耗尽层宽度的公式:
$W = \sqrt{\frac{2\epsilon \phi}{qN}}$
其中$\phi$为内建电压。当外加正向电压$V$时,$\phi = \phi_0 - V$,$\phi$减小,$W$随之减小。 - 结论:正向电压使空间电荷区变窄。