半導體物理第六章ppt課件-展示頁
2025-05-15 12:48本頁面
【正文】 子空穴也將以同樣的速率發(fā)生復合，即： 在小注入條件下，對于 N型半導體材料少數(shù)載流子空穴的濃度將以時間常數(shù) η p0進行衰減，且 η p0：過剩少數(shù)載流子空穴的壽命。 小注入： 對于非本征的 N型半導體材料： 通常 n0 p0 ， n0 δ p 對于非本征的 P型半導體材料： 則有 p0 n0 ， p0 δ n 在小注入條件下，對于 P型半導體材料 上述方程可簡化為： 此方程的解為一個指數(shù)衰減函數(shù)： τn0：過剩少數(shù)載流子的壽命。 小注入條件： 過剩載流子濃度遠遠低于熱平衡時多數(shù)載流子濃度。 G ：在所有非簡并情況下基本相同，與溫度有關， 與 n, p 無關。s R ? n p R =αr np α r 復合系數(shù)，表示單位時間一個電子與一個空穴相遇的幾率。 復合率和產(chǎn)生率 （ 直接復合 ） 復合率： R 定義：單位時間、單位體積中被復合掉的載流子數(shù)。 假設過剩電子和過?？昭ǖ膹秃下史謩e為 Rn′、 Rp′ 由于過剩電子和過?？昭ㄊ浅蓪秃系舻?，因此： 下圖所示為半導體材料中過剩載流子的復合過程。 電子和空穴的濃度也不再滿足熱平衡時的條件，即： 過剩載流子的復合 半導體中，即使有穩(wěn)定的過剩載流子產(chǎn)生也不會導致過剩電子濃度和過?？昭舛鹊某掷m(xù)增加。 對于導帶與價帶之間的直接復合過程，電子和空穴也是成對復合掉的，因此有： 在熱平衡狀態(tài)下，電子和空穴的濃度不隨時間改變，即達到動態(tài)平衡，因此有： 過剩載流子的產(chǎn)生與復合 討論過剩載流子產(chǎn)生和復合過程常用的符號 過剩載流子的產(chǎn)生 當有外界激發(fā)條件（如光照）時，會把半導體價帶中的電子激發(fā)至導帶，從而在導帶中產(chǎn)生導電電子，同時也會在價帶中產(chǎn)生導電空穴，即受到外部激勵時，半導體材料相對于熱平衡狀態(tài)額外產(chǎn)生了電子－空穴對。 電子的產(chǎn)生率 Gn0 空穴熱產(chǎn)生率 Gp0， 單位： cm3?s1。 熱平衡狀態(tài)半導體的產(chǎn)生和復合 處于熱平衡狀態(tài)的半導體材料，其電子和空穴的濃度不隨時間發(fā)生變化，但實際這是一種 動態(tài)平衡 。 例如： 溫度的突然升高 ，會導致電子和空穴熱產(chǎn)生率的增大，從而導致半導體材料中電子和空穴濃度隨著時間而變化，直到最后達到新的平衡。 載流子的產(chǎn)生與復合 載流子的產(chǎn)生： 把一個價帶電子激發(fā)至導帶，形成一對可以參與導電的電子－空穴對的過程； 載流子的復合： 一個導帶電子躍遷至價帶，使得一對本來可以參與導電的電子－空穴對消失的過程。 本章重點學習描述非平衡過剩載流子隨空間位置和時間變化狀態(tài) 雙極輸運方程 ，這是研究分析 PN結和雙極型晶體管特性的基礎。 第 6章 半導體中的非平衡過剩載流子 本章學習要點： 1. 掌握過剩載流子產(chǎn)生與復合的概念； 2. 掌握描述過剩載流子運動特性的連續(xù)性方程及擴散 方程； 3. 掌握雙極輸運方程及其典型的應用實例； 4. 建立準費米能級的概念； 5. 了解分析過剩載流子的復合過程及其壽命； 6. 了解表面效應對過剩載流子復合的影響。 如果半導體材料受到外部的激勵 (如溫度的突然升高），那么在原來熱平衡濃度的基礎上，會增加額外的 導帶電子和價帶空穴 非平衡過剩載流子 ，過剩載流子是半導體器件工作的基礎。 167。 對于熱平衡狀態(tài)的任何偏離，都會導致半導體材料中電子濃度和空穴濃度的變化。 外部的光照， 也會產(chǎn)生額外的電子－空穴對，從而建立起一個非熱平衡狀態(tài)。在半導體材料中仍然不斷地存在著大量電子－空穴對的產(chǎn)生過程，也存在著大量電子－空穴對的復合過程。 對于導帶與價帶之間的直接產(chǎn)生過程，電子和空穴是成對產(chǎn)生的，因此有： 電子的復合率 Rn0 空穴的復合率 Rp0 單位： cm3?s1。 額外產(chǎn)生的電子 過剩電子 額外產(chǎn)生的空穴 過?？昭? 過剩電子的產(chǎn)生率為： gn′ 過?？昭ǖ漠a(chǎn)生率為： gp′ 單位 cm3?s1 對于導帶與價帶之間的直接產(chǎn)生過程來說，過剩電子和過剩空穴也是成對產(chǎn)生的，因此有： 當有過剩載流子產(chǎn)生時，導帶中電子的濃度和價帶中空穴的濃度
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1