正偏pn结的大注入效应
分析正向pn结的电流电压关系时，实际上假定了非平衡载流子在扩散区只有扩散运动，亦即扩散区为电中性的。当注入的非平衡载流子的浓度远低于多数载流子浓度时，即所谓小注入条件，上述假定是合理的。但如果注入的非平衡载流子与多数载流子的浓度相当，或大于多子浓度，即发生大注入时，扩散区的电中性假定不再成立。实验结果也指出，当pn结的电流密度较高时，半对数坐标平面上的电流电压关系曲线的斜率偏离q/kT，而趋于q/2kT。
    前面已经指出，正偏pn结空间电荷区直至空间电荷区边界处，都有
                                  (2.68)
现以p+n结为例，如图所示，取n型侧空间电荷区边界为坐标原点，则有
                                    (2.69)
定义注入的空穴浓度等于n区电子浓度为临界大注入条件，这时
                                  (2.70)
在大注入下，非平衡空穴形成浓度梯度的同时，电中性要求，必有相应的电子的浓度梯度的形成。载流子浓度梯度的存在，导致载流子从空间电荷区边界向n区内部扩散，空穴的扩散因有p区的注入而维持一定的浓度梯度(从而维持了外电路的稳定电流)。但电子的扩散无注入加以补充，导致近空间电荷区边界一侧电子欠缺，而在扩散区的另一侧电子过剩，电中性条件不再满足。在扩散区产生了指向n区内部的电场。电场的作用是使电子作反方向的漂移运动。当电子的扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，电场大小为定值，这一电场就称为大注入自建电场，如图所示。大注入自建电场的存在，非平衡空穴在扩散区不仅作扩散运动，而且也作漂移运动。
现在求大注入自建电场的大小。当电子的扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，扩散区的净电子电流为零，于是
          = 0                                (2.71)
所以
                                      (2.72)
因电子的扩散运动，扩散区的电子浓度分布与空穴分布略有差异，但仍可近似认为两者分布相等。利用爱因斯坦关系，可得
大注入自建电场可改写为
                                    (2.73)
空穴电流
                                  (2.74)
将大注入自建电场代入，得
                                    (2.75)
此式表明，大注入自建电场的漂移作用，等效于使空穴扩散系数增大一倍。大注入下，扩散区空穴分布函数形式不变，即
                                            (2.76)
将此分布代入(2.75)式，并令x=0，得到p+n结大注入下的空穴电流密度表达式
                              (2.77)
这一关系式是大电流条件下，pn结电流-电压关系曲线斜率减小的原因之一。斜率减小的另一个原因是大电流下，半导体的体电阻上的压降不能再忽略不计。
    将小电流和大电流的情形一并考虑进去，可将pn结的电流电压方程写作下面的一般形式:
注入
                                    (2.78)
其中，n称为理想因子，其值在1~2之间变化。理想因子的测量常作为了解pn结特性的重要手段。

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