半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-12 12:49本頁(yè)面
【正文】 應(yīng)為以上兩種散射之和 . 說(shuō)明 : 在共價(jià)結(jié)合的元素半導(dǎo)體中 ,長(zhǎng)聲學(xué)波散射作用是主要的 ,在極性半導(dǎo)體中長(zhǎng)光學(xué)波散射是主要的 . 聲學(xué)波的散射幾率 Ps 縱光學(xué)波的散射幾率 Po: 二、半導(dǎo)體材料的電阻率與溫度和雜質(zhì)濃度的關(guān)系 電阻率的一般公式： s?1?電阻率? ?? ?? ?? ?? ??????????????? ????? ????? ???? ???41312111pniipnppnnqnpqnqpqpnqn??????????對(duì)本征半導(dǎo)體對(duì)一般半導(dǎo)體型半導(dǎo)體對(duì)型半導(dǎo)體對(duì)所以(1) 本征半導(dǎo)體 )(1pnii qn ??? ?? kTEVCigeNNn 22/1)(?? ??? ?TT ρ 載流子來(lái)源于本征激發(fā) ,溫度越高 ,本征激發(fā)越厲害 ,載流子越多 ,導(dǎo)電性就越強(qiáng) . 雜質(zhì)離化區(qū) 過(guò)渡區(qū) 高溫本征激發(fā)區(qū) (2)雜質(zhì)半導(dǎo)體 ● 雜質(zhì)離化區(qū) no≈n+D ； ??qn D??1T↑， nD+↑， μ↑， ρ↓ no T μ T ρ T 載流子由雜質(zhì)電離提供 ,溫度越高 ,載流子越多 . 散射主要是電離雜質(zhì)散射 ,遷移率隨溫度的升高而升高 . ● 飽和區(qū) no≈ND， sD qN ??1? T↑， μ↓， ρ↑ no T ND μ T ρ T 雜質(zhì)基本全部電離 ,本征激發(fā)可以忽略 ,載流子濃度基本不發(fā)生變化 晶格振動(dòng)散射為主要散射機(jī)構(gòu) ● 本征區(qū) T↑， ni↑， μ↓， ρ↓ 本征激發(fā)為主要矛盾 ,溫度升高 ,載流子濃度迅速增加 ,導(dǎo)電能力增強(qiáng) . 總結(jié) : , ,載流子的濃度迅速增加 ,隨著溫度的升高 ,晶格振動(dòng)加劇 ,遷移率降低 . 比較而言 ,載流子的濃度增加為主要矛盾 ,所以 對(duì)于本征半導(dǎo)體或攙雜濃度較低的半導(dǎo)體而言 ,溫度越高導(dǎo)電能力越強(qiáng) . , 低溫電離區(qū) 載流子主要由雜質(zhì)電離提供 ,隨溫度的升高載流子增多 ,導(dǎo)電能力增強(qiáng) . 雜質(zhì)電離散射為主要散射機(jī)構(gòu) ,隨溫度升高遷移率增大 ,導(dǎo)電能力增強(qiáng) . 總之 ,處于低溫電離區(qū)的高攙雜半導(dǎo)體隨溫度升高導(dǎo)電能力增強(qiáng) . 載流子濃度基本不發(fā)生變化 晶格振動(dòng)散射為主要散射機(jī)構(gòu) ,隨溫度升高遷移率減小 ,導(dǎo)電能力減弱 . 飽和區(qū) 總之 ,處于飽和區(qū)的高攙雜半導(dǎo)體隨溫度升高導(dǎo)電能力減弱 . 本征區(qū) 情況與本征半導(dǎo)體類(lèi)似 . 擴(kuò)散定律 ? 由于濃度不均勻而導(dǎo)致載流子（電子或空穴）從高濃度處向低濃度處逐漸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 擴(kuò)散 167。 電離雜質(zhì)散射： 即庫(kù)侖散射 2)、半導(dǎo)體的主要散射機(jī)構(gòu) r —載流子與離子的距離+ – V’ V’ 電離雜質(zhì)散射示意圖 v v 電離 施主 散射 電離 受主 散射 T ↑ ， 載 流 子 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 ↑ ，散 射 幾 率 ↓ ； 雜 質(zhì) 濃 度 ↑ ， 電 離 雜 質(zhì) 數(shù) ↑ ， 散 射 中 心 ↑ ， 散 射 幾 率 ↑ 。 平均自由程： 連續(xù)兩次散射間自由運(yùn)動(dòng)的平均路程。 實(shí)際中，存在很多破壞周期性勢(shì)場(chǎng)的作用因素： 如： * 雜質(zhì) * 缺陷 * 晶格熱振動(dòng) 散射 : 晶體中的雜質(zhì)、缺陷以及晶格熱振動(dòng)的影響，通常使實(shí)際的晶格勢(shì)場(chǎng)偏離理想的周期勢(shì)場(chǎng)，這相當(dāng)于嚴(yán)格的周期勢(shì)場(chǎng)上疊加了附加勢(shì)場(chǎng)，這個(gè)附加勢(shì)場(chǎng)作用于載流子，將改變載流子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種情景我們稱(chēng)之為載流子的散射。 p型半導(dǎo)體， pn, σ= pqμ。 它是表示半導(dǎo)體電遷移能力的重要參數(shù)。 歐姆定律 金屬： RVI ? —電子 半導(dǎo)體： — 電子、空穴 在嚴(yán)格周期性勢(shì)場(chǎng)（理想）中運(yùn)動(dòng)的 載流子在電場(chǎng)力的作用下將獲得加速 度，其 漂移速度應(yīng)越來(lái)越大 。 T的升高而迅速增加 ,當(dāng)本征載流子的濃度接近雜質(zhì)飽和電離的載流子的濃度時(shí) ,半導(dǎo)體器件便不能工作 ,因此每一種半導(dǎo)體材料器件有一定的極限工作溫度 ,其隨 Eg增大而增加 . 雜質(zhì)的濃度有關(guān) ,濃度越大極限溫度越高 . 漂移運(yùn)動(dòng)和漂移速度 有外加電壓時(shí) ， 導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子受到電場(chǎng)力的作用 ， 沿著電場(chǎng)的反方向作定向運(yùn)動(dòng)形成電流 。 ，非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的熱平衡載流子濃度乘積等于本征載流子濃度的平方 ,與所含雜質(zhì)無(wú)關(guān) 之積只與本征材料相關(guān)與非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的 00 pn即 : ? ? 6 n p n 2 i 0 0 ? ? ? ? 幾點(diǎn)說(shuō)明 : ,只要是半導(dǎo)體的載流子主要來(lái)自于本征激發(fā) ,我們便可認(rèn)為其是本征半導(dǎo)體 .通常用幾個(gè) 9來(lái)表示半導(dǎo)體的純度 . ，常用雜質(zhì)半導(dǎo)體。 能量為 E的一個(gè)獨(dú)立的電子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的幾率 為 ? ? 電子的費(fèi)米分布函數(shù)? ???? ?TkEEn0Fe11Ef為波爾茲曼常數(shù)0k費(fèi)米能級(jí)和載流子統(tǒng)計(jì)分布 費(fèi)米能級(jí) EF的意義 EF ? ? ? 電子的費(fèi)米分布函數(shù)? ???? ?TkEEn FeEf011波爾茲曼（ Boltzmann）分布函數(shù) 波爾茲曼分布函數(shù)因此? ?????TkBFeEf 0EE)(1e TkEE0F???當(dāng) EEF》 k0T時(shí) , TkEETkEEF0F0Fee11)E(f???? ????所以? ?服從 Boltzmann分布的電子系統(tǒng)
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