地特三等申論題
109年
[電子工程] 半導體工程
第 二 題
在一個PN接面光偵測器中,若光子在空乏區被吸收而產生電子電洞對,分別說明電子與電洞由產生位置到外部電極的傳導方式。若光子在P型中性區被吸收,也分別說明電子與電洞由產生位置到外部電極的傳導方式。請指出電子與電洞的傳導方向。(20分)
📝 此題為申論題
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看到此題，應先確立 PN 接面光偵測器的基本操作狀態（通常為逆向偏壓），並在腦海中繪製能帶圖與內建電場方向（由 N 區指向 P 區）。解題關鍵在於區分不同區域的物理機制：「空乏區」存在強電場，載子受電場力以「漂移(Drift)」為主；「中性區」無明顯電場，少數載子靠濃度梯度以「擴散(Diffusion)」運動。依此邏輯分別探討電子與電洞的運動行為即可拿滿分。
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【破題】 PN接面光偵測器通常操作於逆向偏壓下。為方便說明傳導方向，假設P型區位於左側，N型區位於右側，此時空乏區內具有一強大的內建電場，電場方向由N區指向P區（向左）。光子吸收產生電子電洞對(Electron-Hole Pairs, EHP)後，其傳導方式取決於產生位置的物理特性（是否存在電場與濃度梯度）。 【論述】
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