半導體電導率和霍爾效應-展示頁
2025-05-10 22:23本頁面
【正文】 子濃度成反比 —— 半導體的霍耳效應比金屬強得多 —— 測量霍耳系數可以直接測得載流子濃度 —— 確定載流子的種類 霍耳系數為正 —— 空穴導電 霍耳系數為負 —— 電子導電 —— 霍耳系數 —— 霍耳系數 非平衡載流子 N型半導體 —— 主要載流子是電子 ， 也有少量的空穴載流子 電子 —— 多數載流子 —— 多子 空穴 —— 少數載流子 —— 少子 P型半導體 —— 主要載流子是空穴 ， 也有少量的電子載流子 空穴 —— 多數載流子 —— 多子 電子 —— 少數載流子 —— 少子 ⒈ 熱平衡 下電子和空穴的濃度 : 半導體中的雜質電子 ， 或價帶中的電子通過吸收熱能 ， 激發(fā)到導帶中 —— 載流子的產生 電子回落到價帶中和空穴發(fā)生復合 —— 載流子的復合 —— 達到平衡時 ， 載流子的 產生率 和 復合率 相等 電子和空穴的濃度有了一定的分布 電子和空穴的濃度滿足 TkEB geNNpn ????00—— 熱平衡條件 在外界的影響作用下 ， 電子和空穴濃度可能偏離平衡值 即有 —— 稱 非平衡載流子 非平衡電子和非平衡空穴的濃度相同 —— 如本征光吸收或電注入等 —— 本征光吸收將會產生 電子 — 空穴對 EF Ei ⒉ 非平衡載流子對 多子 和 少子 的影響程度 多子的數目很大 —— 非平衡載流子對多子的影響不明顯 —— 對少子將產生很大影響 —— 在討論 非平衡載流子 的問題時 主要關心的是非平衡 少數 載流子 ⑴ . 非平衡載流子的 復合 和 壽命 在熱平衡下 ， 載流子的濃度具有穩(wěn)定值 非平衡載流子 —— 光照可以產生載流子 —— 開始光照 ， 載流子的 產生率 增大 ， 同時 復合率 也增大 載流子的濃度偏離熱平衡時的濃度 一段時間的光照后 ， 非平衡載流子的濃度具有 確定 的數目 —— 載流子的 產生率和復合率相等 載流子的濃度到達一個新的平衡 Tni r r a d i a t i oL i g h tT ppnnpn ])(,)([),( 000000 ?? ?????? ??—— 撤去光照 ， 載流子 復合率 大于 產生率 ， 經過一段時間后 載流子的濃度又恢復到熱平衡下的數值 Tni r r a d i a t i oL i g h tNoT pnppnn ),(])(,)([ 000000 ????? ???? ??—— 單位時間 、 單位體積復合的載流子數目 —— 光照穩(wěn)定時的非平衡載流子濃度 ??? /0)( tenn ??撤去光照 后 ， 非平衡載流子濃度隨時間的 變化關系 —— ? 為非平衡載流子的壽命 —— 載流子的復合是以 固定概率 發(fā)生的 非平衡載流子的復合率 ⑵ 非平衡載流子的 壽命 ?的意義： ??? /0)( tenn ??1) 光照使半導體的導電率明顯增加 —— 光電導效應 —— ?決定著變化的光照時 ， 光電導反應的快慢 —— 兩個光信號的間隔 ， 可以分辨出相應的電流信 號變化 ， 才可以分辨出兩個光信號 光通信 2) 非平衡載流子的壽命 ?越大 ， 光電導效應越明顯 —— 非平衡載流子的濃度減小為平衡值的 1/e所需要的時間 是 ?， 顯然 ?越大 ， 非平衡載流子濃度減小得越慢 —— 一個非平衡載流子只在 ?時間里起到增加電導的作用 ， ?越大 ， 產生一個非平衡載流子對增加的電導作用越大 非平衡載流子的壽命 ?的意義 ??? /0)( tenn ??太陽能電池效率 3) 非平衡載流子的壽命 ?對光電導效應有著重要的意義 ， 通 過測量光電導的衰減 ， 可以確定非平衡載流子的壽命 4) 壽命 ?與半導體材料所含的雜質與缺陷有關 —— 深能級雜質的材料 ， 電子先由導帶落回一個空的雜質深 能級 ， 然后由雜質深能級落回到價帶中空的能級 —— 非平衡載流子的壽命的測量可以鑒定半導體材料晶體質 量的常規(guī)手段 —— 深能級起著復合作用 ， 降低了非平衡載流子的壽命 非平衡載流子的壽命 ?的意義 ??? /0)( tenn ??2. 非平衡載流子的 擴散 金屬和一般的半導體中，載流子在外場作用下的定向運動 —— 形成 漂移電流 半導體中載流子濃度的不均勻而形成擴散運動 —— 產生 擴散電流 —— 非平衡少數載流子產生明顯的擴散電流 —— 多數載流子 ， 漂移電流是主要的 ⑴ 一維擴散電流的討論 ： 均勻光照射半導體表面 —— 光在表面很薄的一層內被吸收 光照產生非平衡少數載流子 —— 在穩(wěn)定光照射下 ， 在半 導體中建立起 穩(wěn)定的非 平衡載流子分布 —— 向體內運動 ， 一邊擴散 一邊復合 How about Distribution? 非平衡載流子的擴散是 熱運動的結果 非平衡少數載流子一邊擴散一邊復合 ， 形成穩(wěn)定分布 濃度滿足 連續(xù)方程 0)( ??? ?NdxdNDdxd—— 載流子的復合率 —— 單位時間 、 通過單位橫截面積載流子數目 —— 擴散流密度 方程的通解 ?DL ?LxeLDNdxdND /0???邊界條件 深入樣品的平均距離 —— 擴散長度 擴散流密度 太陽能電池： 光學厚，電學薄 PN 結 (自學） ： PN結的構成 PN結的性質 —— 單
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