空乏層について

半導体のpn接合によってその界面に空乏層が出来ますよね？これは拡散電流とドリフト電流のつりあいによって形成される状態であると理解しています。この前ある人から、pn接合に順バイアスをかけた場合、空乏層はどうなるの？と聞かれ、バイアスをかけた状態では非平衡状態であるから、空乏層は定義できない。と答えました。しかし、順バイアス時には、拡散電流＞ドリフト電流となるので、空乏層は増加するのでしょうか？乱文ですが、よろしくお願いします。またこのことを説明している本やサイトがありましたら、ご紹介ください。

No.2 ベストアンサー 回答者： himara-hus 回答日時： 2007/05/31 09:05

http://ja.wikipedia.org/wiki/Pn%E6%8E%A5%E5%90%88

　上記を参考にしてください。
　順方向に電圧を加えると、平衡でなくなり電流が流れますから、元の空乏層（何を持って定義するか微妙ですが）は、少なくとももう空乏ではないですね。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/Pn%E6%8E%A5%E5%90%88

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2008/05/20 22:09

No.1 回答者： e_beam 回答日時： 2007/05/31 08:43

ご質問の内容を、私なりに推測しながらお答えさせていただきます。

「空乏層」を、キャリアが存在しない領域と定義すれば、順方向バイアス印加時には接合付近をキャリアが通過しているわけですから、存在しないと思います。

おそらく「ある方」がお答えになったのは、等価な容量成分についてではないでしょうか？もし走であれば、半導体の接合容量を微分容量C=dQ/dVで定義し、空乏層内が半導体のある比誘電率を持った空乏層であると仮定すれば、等価な平行平板コンデンサの電極間距離が「空乏層幅」となると思います。順方向バイアスを印加した際の接合容量の測定は難しいですが、直流バイアスを印加しながら微小交流電圧が十分小さければ測定できます。この接合容量は順方向バイアスを印加した場合には増加します。つまり、逆バイアスとは反対に、空乏層が狭くなります。しかしながら、これは順方向バイアス印加時ですので、電圧が内蔵電位を超えるような状態になると大きな順方向電流が流れ素子が破壊されます。

おそらく入門的な半導体工学の書籍には、順方向時のような高レベルキャリア注入の解説はほとんど載っていないと思います。

日本語の書籍では、例えば次の本が参考になると思います。
S.M.ジー著「半導体デバイス 第2版 基礎理論とプロセス技術」（産業図書）

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
詳しい解説ありがとうございました。

お礼日時：2008/05/20 22:09