半導(dǎo)體及其本征特征-展示頁
2025-05-27 01:08本頁面
【正文】 n ? ni2/Na 8. 過剩載流子 由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過剩載流子 2innp ?公式 不成立 載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過程 電子空穴對：電子和空穴成對產(chǎn)生或復(fù)合 9. 載流子的輸運 漂移電流 EqnqnvJ dDe i f t ???遷移率 ? 電阻率 ? pn qpqn ??? ?? 1?? mq??單位電場作用下載流子獲得平均速度 反映了載流子在電場作用下輸運能力 載流子的漂移運動 ： 載流子在電場作用下的運動 引 入 遷 移 率 的 概 念 影 響 遷 移 率 的 因 素 影響遷移率的因素： 有效質(zhì)量 平均弛豫時間（散射 〕 體現(xiàn)在：溫度和 摻雜濃度 半導(dǎo)體中載流子的散射機制： 晶格散射（ 熱 運 動 引 起） 電離雜質(zhì)散射 擴(kuò)散電流 電子擴(kuò)散電流： dxdnqDJndi f fn ?,空穴擴(kuò)散電流： dxdpqDJpdi f fp ??,愛因斯坦關(guān)系 : ?qkTD ?載流子的擴(kuò)散運動：載流子在化學(xué)勢作用下運動 過剩載流子的擴(kuò)散和復(fù)合 過剩載流子的復(fù)合機制： 直接復(fù)合、間接復(fù)合、 表面復(fù)合、俄歇復(fù)合 過剩載流子的擴(kuò)散過程 擴(kuò)散長度 Ln和 Lp: L=(D?)1/2 描述半導(dǎo)體器件工作的基本方程 泊松方程 高斯定律 描述半導(dǎo)體中靜電勢的變化規(guī)律 靜電勢由本征費米能級 Ei的變化決定 qE i??? 能帶向下彎， 靜電勢增加 方程的形式 1 ? ?02 x,????st ???方程的形式 2 ? ???ssdxxE ??? 01電荷密度 ?(x) 可動的 －載流子（ n,p) 固定的 －電離的施主、受主 ? ?npNNq AD ???? ???特例： 均勻 Si中，無外加偏壓時， 方程 RHS＝ 0， 靜電勢為常數(shù) 電流連續(xù)方程 可動載流子的守恒 ? ?RGqtnn ???? j1??? ?RGqtpp ????? j1??熱平衡時： 產(chǎn)生率＝復(fù)合率 np=ni2 空穴： 電子： 電流密度方程 載流子的輸運方程 在漂移－擴(kuò)散模型中 擴(kuò)散項 漂移項 nqDnq nnn ??? Ej ?pqDpq ppp ??? Ej ?方程形式 1 nBn qTkD ??pBp qTkD ??愛因斯坦關(guān)系 波耳茲曼關(guān)系 kTqi fenn/)( ?? ??kTqi fenp/)( ?? ??in nnqkT ln?? ??qE Ff ???方程形式 2 ip npqkT ln?? ??nnn qnJ ?? ???ppp qnJ ?? ???電子和空穴的準(zhǔn)費米勢： 費米勢 重 點 ?半導(dǎo)體、 N型半導(dǎo)體、 P型半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、非本征半導(dǎo)體 ?載流子、電子、空穴、平衡載流子、非平衡載流子、過剩載流子 ?能帶、導(dǎo)帶、價帶、禁帶 ?摻雜、施主、受主 ?輸運、漂移、擴(kuò)散、產(chǎn)生、復(fù)合 ?載流子的輸運有哪些模式，對這些輸運模式進(jìn)行簡單的描述 ?設(shè)計一個實驗：首先將一塊本征半導(dǎo)體變成 N型半導(dǎo)體，然后再設(shè)法使它變成 P型半導(dǎo)體。 (a)N 型半導(dǎo)體 (b) P 型半導(dǎo)體 圖 雜質(zhì)半導(dǎo)體的的簡化表示法 施主和受主濃度： ND、 NA 施主 ： Donor，摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體中 提供導(dǎo)電的電子，當(dāng)此電子移動參與傳導(dǎo)電流 時，施主原子的位置留下不能移動，并成為帶 正電的離子。 4. 雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。 受主原子 空穴 圖 P 型半導(dǎo)體 說明： 1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度 。 空穴為多數(shù)載流子 ， 電子為少數(shù)載流子 。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5自由電子 施主原子 圖 N 型半導(dǎo)體 二、 P 型半導(dǎo)體 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價 雜質(zhì)元素 ， 如硼 、 鎵 、 銦等 ， 即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體 。 電子稱為多數(shù)載流子 (簡稱多子 )， 空穴稱為少數(shù)載流子 (簡稱少子 )。 雜質(zhì)原子最外層有 5 個價電子 ， 其中 4 個與硅構(gòu)成共價鍵 ， 多余一個電子只受自身原子核吸引 ， 在室溫下即可成為自由電子 。 常用的 5 價雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。 5. 載流子的濃度與溫度密切相關(guān) ， 它隨著溫度的升 高 ， 基本按指數(shù)規(guī)律增加 。 4. 由于物質(zhì)的運動 ， 自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又 不斷的復(fù)合 。 本征半導(dǎo)體中 載流子的濃度公式： T=300 K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度 : n = p = 1010/cm3 本征鍺的電子和空穴濃度 : n = p = 1013/cm3 本征激發(fā) 復(fù)合 動態(tài)平衡 1. 半導(dǎo)體中兩種載流子 帶負(fù)電的
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