半導(dǎo)體物理第六章ppt課件-文庫吧資料
2025-05-12 12:48本頁面
【正文】 ，則有： ηn0和 ηp0分別是過剩電子和過?？昭ǖ膲勖? 因?yàn)殡p極遷移率是與載流子的漂移運(yùn)動相關(guān)的，因而也就是與載流子的帶電狀態(tài)相關(guān)的。 此時(shí)雙極擴(kuò)散系數(shù)可簡化為： 再將上述條件應(yīng)用于雙極遷移率的公式，同樣可以得到： 結(jié)論： 對于 N型半導(dǎo)體材料和小注入條件： 雙極擴(kuò)散系數(shù)可簡化為 少子空穴的擴(kuò)散系數(shù)； 雙極遷移率可簡化為 少子空穴遷移率； 少子空穴的擴(kuò)散系數(shù)和遷移率都為常數(shù)，因此： 雙極輸運(yùn)方程也簡化為 一個(gè)線性微分方程。 N型半導(dǎo)體材料： 假定 n0 p0， Dn、 Dp處于同一個(gè)數(shù)量級。 雙極遷移率 簡化為 少子電子的遷移率。當(dāng)其滿足 小注入 條件，則 δ n p0 ?？杀硎緸椋? 其中： n0和 p0：熱平衡時(shí)的電子和空穴濃度， δn：過剩載流子濃度。 摻雜與小注入的約束條件 對于上述非線性的雙極輸運(yùn)方程，利用半導(dǎo)體摻雜和小注入條件可以對其進(jìn)行簡化和線性化處理。 根據(jù)擴(kuò)散系數(shù)和遷移率之間的愛因斯坦關(guān)系 . 結(jié)論： 雙極擴(kuò)散系數(shù) D′和雙極遷移率 μ ′均為載流子濃度的函數(shù)，因?yàn)檩d流子濃度 n、 p中都包含了過剩載流子的濃度 δ n ，因此： 雙極輸運(yùn)方程中的雙極擴(kuò)散系數(shù)和雙極遷移率都不是常數(shù)。和 μ39。 雙級輸運(yùn)方程的推導(dǎo)： 半導(dǎo)體中的電子和空穴是成對產(chǎn)生的，因此電子和空穴的產(chǎn)生率相等，即： 此外，電子和空穴也總是成對復(fù)合的，因此電子和空 穴的復(fù)合率相等，即： 利用準(zhǔn)電中性條件，則有： 利用上述條件，可以把電子和空穴的擴(kuò)散方程進(jìn)一步簡化為： 利用上述兩個(gè)方程消去其中電場的微分項(xiàng)，即可得到： 上式稱為 雙極輸運(yùn)方程 。 雙極輸運(yùn)方程的推導(dǎo) 利用方程： 擴(kuò)散方程； 泊松方程； （泊松方程能建立過剩電子濃度及過?？昭舛扰c內(nèi)建電場之間的關(guān)系），其表達(dá)式為： 其中 εS是半導(dǎo)體材料的介電常數(shù)。 內(nèi)建電場傾向于將過剩電子和過?？昭ū３衷谕豢臻g位置，因此這些帶負(fù)電的過剩電子和帶正電的過剩空穴就會以同一個(gè) 等效的遷移率或擴(kuò)散系數(shù) 共同進(jìn)行漂移或擴(kuò)散運(yùn)動。 內(nèi)建電場 又會反過來將這些過剩電子和過?？昭ㄍ?一起拉 ，即內(nèi)建電場傾向于將過剩電子和過?？昭ū３衷谕豢臻g位置，其過程如下圖所示。 如果在半導(dǎo)體材料中的某一處產(chǎn)生了 過剩電子和過?？昭?，若有外加電場存在，這些過剩電子和過剩空穴就會在外加電場的作用下朝著相反的方向漂移。 167。 所以擴(kuò)散方程中的電子和空穴的濃度包含了： 熱平衡時(shí)的載流子濃度； 非熱平衡條件下的過剩載流子濃度； 熱平衡載流子濃度 n0、 p0不隨時(shí)間和空間位置變化，因此： 由于 電子和空穴的擴(kuò)散方程可進(jìn)一步變換為下式： 上述兩式就是在摻雜和組分均勻的條件下，半導(dǎo)體材料中 過剩載流子濃度 隨著時(shí)間和空間變化規(guī)律的方程。單位： cm2s1； 電子的復(fù)合率： n/η nt，其中 η nt既包含熱平衡 載流子壽命，也包含過剩載流子壽命； 與時(shí)間相關(guān)的擴(kuò)散方程 在第 5章中我們曾經(jīng)推導(dǎo)出了空穴的電流密度方程和電子的電流密度方程，它們分別為： 將上述兩式分別除以電子的電量 e，則可得到粒子流量。 將上式兩邊分別除以微分體積元的體積，則有： 上式稱為一維條件下， 空穴連續(xù)性方程。 將上式推廣到一般的三維情形，則上式變?yōu)椋? 除了空穴的流量之外，空穴的 產(chǎn)生和復(fù)合 同樣也會影響微分體積元中空穴的濃度。 連續(xù)性方程 如下圖所示的一個(gè)微分體積元，一束一維空穴流在x處進(jìn)入微分體積元，又在 x+dx處離開微分體積元。 通常過剩電子和過?？昭ㄖg的運(yùn)動并不是完全獨(dú)立的，它們的擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動都具有一定的相關(guān)性。 P型半導(dǎo)體俄歇復(fù)合過程 N 型半導(dǎo)體俄歇復(fù)合過程 167。 過剩載流子的產(chǎn)生與復(fù)合過程 （ 1）帶與帶之間的產(chǎn)生與復(fù)合過程： （ 2）通過產(chǎn)生－復(fù)合中心的間接產(chǎn)生復(fù)合過程： 復(fù)合中心：缺陷或特殊的雜質(zhì)。 過剩少數(shù)載流子電子的凈復(fù)合率： （通常取正值） 對于帶與帶之間的直接復(fù)合過程來說，過剩多數(shù)載流
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