[工學(xué)]第四章畫(huà)法幾何-展示頁(yè)
2024-10-22 17:50本頁(yè)面
【正文】 載流子在電場(chǎng)中作漂移運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 只有在連續(xù)兩次散射之間的時(shí)間內(nèi)才作加速運(yùn)動(dòng) ， 其平均值則稱為載流子的平均自由時(shí)間 ， 常用 τ來(lái)表示 . ( ) ( ) ( )()t t t ttdN N N NPdt t?? ?? ? ??( ) ( ) ( )t t t tN N N P t??? ? ?設(shè) N個(gè)電子以一定速度朝某方向運(yùn)動(dòng) ,N(t) 表示 t時(shí)刻還未遭到 散射的電子數(shù) ,那么 Ptt eNN ?? 0)(遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 () 0PttNeN P d t??00011 Ptt N e P d tNP?? ????那么在 t到 t+dt時(shí)間被散射的電子數(shù) 平均自由時(shí)間的數(shù)值等于散射幾率的倒數(shù)。 ? 各向同性晶體特點(diǎn)： a、聲學(xué)波散射： Ps∝ T3/2 b、光學(xué)波散射： P o∝ [exphv/k0T） ]1 2） 電離雜質(zhì)散射： 即庫(kù)侖散射 散射幾率 Pi∝ NiT3/2（ Ni：為雜質(zhì)濃度總和）。 ? 每個(gè)原胞內(nèi)正負(fù)離子振動(dòng)位移相反，正負(fù)離子形成硫密相間的區(qū)域，造成在一半個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)帶正電，另一半個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)帶負(fù)電，將產(chǎn)生微區(qū)電場(chǎng)，引起載流子散射。 ? 橫聲學(xué)波要引起一定的切變，對(duì)具有多極值、旋轉(zhuǎn)橢球等能面的鍺、硅來(lái)說(shuō)，也將引起能帶極值的變化。處于導(dǎo)帶底或價(jià)帶頂?shù)碾娮踊蚩昭?，在半?dǎo)體的不同地點(diǎn)，其能量就有差別。長(zhǎng)縱聲學(xué)波傳播時(shí)會(huì)造成原子分布的疏密變化；禁帶寬度隨原于間距變化，疏處禁帶寬度減小、密處增大。 把格波的能量量子稱為 聲子 )()( tn q aix Ae ?? ??hvn )21( ?q????聲學(xué)波散射 ? 能帶具有單一極值的半導(dǎo)體中起主要散射作用的是長(zhǎng)波，也就是波長(zhǎng)比原子間距大很多倍的格波。 一般地，如晶體中含 N個(gè)晶胞，每個(gè)晶胞有 n個(gè)原子，則：晶體振動(dòng)共有： 3nN個(gè)振動(dòng)頻率； 3N支聲學(xué)波； 3N(n1)支光學(xué)波 。 動(dòng)的平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間連續(xù)兩次散射間自由運(yùn)平均自由時(shí)間? ???? 半導(dǎo)體中的散射機(jī)構(gòu) ? 散射的根本原因可以認(rèn)為是由于多種原因產(chǎn)生的附加勢(shì)場(chǎng)，破壞了周期性勢(shì)場(chǎng)，使能帶中的電子在不同狀態(tài) k間躍遷 。 自由程 l： 相鄰兩次散射之間自由運(yùn)動(dòng)的路程。以 μn和 μp分別代表電子和空穴遷移率， n和 p分別代表電于和空穴電流密度則總電流密度： ? 半導(dǎo)體電導(dǎo)率 ?對(duì)于 n型半導(dǎo)體 np, ?對(duì)于 p型半導(dǎo)體 p n, ?對(duì)于本征半導(dǎo)體： EpqnqJJJ pnpn )( ?? ????pn pqnq ??? ??nnq?? ?ppq?? ?)( pnii qn ??? ??2 載流子的散射 ? 散射的概念 ? 半導(dǎo)體內(nèi)部的大量載流子，在作永不停息地、無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)； ? 載流子不斷地與熱振動(dòng)著的晶格原子或雜質(zhì)原子發(fā)生作用或碰撞，碰撞后的速度大小及方向就發(fā)生改變； ? 載流子在外電場(chǎng)作用下的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)該是熱運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的疊加。 它是表示半導(dǎo)體電遷移能力的重要參數(shù)。 1 載流子的漂移運(yùn)動(dòng) 遷移率 結(jié)論 ： 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 。 為了解遷移率的本質(zhì) ， 著重討論一個(gè)重要概念 — 載流子的散射概念 ? 電子的漂移運(yùn)動(dòng) ? 載流子的散射概念 ? 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 ? 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 ? 玻耳茲曼方程 第四章 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性 本章探討載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 討論載流子在外加電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng) ， 討論半導(dǎo)體的遷移率 、 電導(dǎo)率 、 電阻率隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化規(guī)律 。電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論 ? 霍耳效應(yīng) 加上外電場(chǎng) E的理想 :載流子定向運(yùn)動(dòng)，即 漂移運(yùn)動(dòng) 。 存在破壞周期性勢(shì)場(chǎng)的作用因素： 如 ： * 雜質(zhì) * 缺陷 * 晶格熱振動(dòng) 散射 實(shí)際中， 1 電子的漂移運(yùn)動(dòng) ? 電流的微觀機(jī)制 /I V R? lR s??VEl?//IJ V sR V s s l Es ??? ? ? ?1 電子的漂移運(yùn)動(dòng) 1dI n q v s? ? ?dJ n q v?1 電子的漂移運(yùn)動(dòng) ? 電流的微觀機(jī)制 ?在電場(chǎng)中，電子作定向運(yùn)動(dòng)，即漂移運(yùn)動(dòng)： ?如半導(dǎo)體中電子密度 n， 平均漂移運(yùn)動(dòng)速度 υd ?遷移率 EJ ??dvnqJ ?d d EE?? ? ???EnqJ ?? ?? nq?遷移率的意義： 表征了在單位電場(chǎng)下載流子的平均漂移速度。 ? 半導(dǎo)體電導(dǎo)率和遷移率 ? 半導(dǎo)體在 弱電場(chǎng)強(qiáng)度中，半導(dǎo)體中的載流子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)仍遵守歐姆定律，半導(dǎo)體中存在著兩種載流子， 電子和空穴 ? 電場(chǎng)中空穴沿電場(chǎng)方向漂移，電子反電場(chǎng)方向漂移 ： ?半導(dǎo)體中的導(dǎo)電作用應(yīng)該是電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電的總和 ?電子遷移率與空穴遷移率不相等，前者要大些。漂移運(yùn)動(dòng)形成了電流； ? 載流子在兩次散射之間才真正是自由運(yùn)動(dòng)的。 平均自由程： 連續(xù)兩次散射間自由運(yùn)動(dòng)的平均路程。 ? 產(chǎn)生附加勢(shì)場(chǎng)的原因： ?電離雜質(zhì)的散射：電離施主或受主
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