4半导体的导电性..pptVIP

实际中，见到： * * 第四章 半导体的导电性 §4.1 载流子的漂移运动 迁移率 1、散射与漂移运动 载流子在外电场作用下的定向运动，即漂移运动。 在严格周期性势场（理想） 中运动的载流子在电场力的作用下将获得加速度，其漂移速度应越来越大。 存在破坏周期性势场的作用因素 如： * 杂质 * 缺陷 * 晶格热振动 散射 2、漂移速度与迁移率n型: 电子浓度为n，在外电场下通过半导体的电流密度 迁移率：单位场强下电子的平均漂移速度 它是表示半导体电迁移能力的重要参数。 同理，对p型半导体 对一般半导体： 对本征半导体： §4.2 载 流 子 的 散 射 1、载流子散射 （1）载流子的热运动 自由程：相邻两次散射之间 自由运动的路程。 平均自由程：连续两次散射间自由运动的平均路程 （2）、载流子的漂移运动 在外电场作用下，实际上，载流子的运动是： 热运动 +漂移运动 电流 单位时间内一个载流子被散射的次数 散射几率P 散射的原因：周期性势场被破坏 2、半导体的主要散射机构 1）电离杂质散射：即库仑散射 散射几率 Pi∝ Ni T -3/2（Ni：为杂质浓度总和）。 a.电离施主 b.电离受主 2）晶格振动散射 有N个原胞的晶体 有N个格波波矢q 一个q=3支光学波(高频)+3支声学波(低频) 振动方式: 3个光学波=1个纵波+2个横波 3个声学波=1个纵波+2个横波 单一极值半导体中起主要散射作用的是长波即波长比原子间距大很多倍的格波 长声学波中纵波其主要散射作用 离子半导体中长纵光学波起主要作用 长波范围内: 声学波的频率与波数成正比-------- 弹性散射 光学波的频率基本上与波数无关 -------- 非弹性散射 声学波散射： Ps ∝ T 3/2 光学波散射： Po ∝ [exp（hv / k0T）-1]-1 格波的能量效应以hva为单元 声子 （1）等同能谷间散射——高温下显著 谷间散射：电子在等同能谷中从一个极值附近散 射到另一个极值附近的散射。 A、弹性散射 电子与长声学波散射 B、非弹性散射 电子与长光学波散射 分类： g散射：从某一能谷散射到同一坐标轴上相对应的另一能谷上 f散射：从某一能谷散射到其他能谷上 3)其它散射机构 （2）中性杂质散射——在低温下重掺杂半导 体中发生. （3）位错散射——位错密度104cm-2时发 生,具有各向异性的特点. （4）载流子与载流子间的散射 ——在强简并下发生 §4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系 （1）平均自由时间和散射几率的关系 载流子在电场中作漂移运动时，只有在连续两次散射间的时间内才作加速运动，这段时间称为自由时间。其平均值 称为平均自由时间 平均自由时间 和散射几率 P 是描述散射过程的两个重要参量 设有N个电子以速度 v 沿某方向运动 t t+?t N(t) N(t+?t) t 到 t + ? t 时间内被散射的电子数为: N(t) P ?t 则 N ( t ) – N ( t + ?t ) = N (t) P ?t 当?t 很小时 上式的解为 则 t 到 t + d t 时间内被散射的电子数为: N, V 未遭散射电子数 平均自由时间 t 到 t + dt 时间内遭到散射的电子数为 设多次散射后的平均漂移速度为 则 等能面为旋转椭球面的多极值半导体，没有各向同性的有效质量 硅导带极值有六个，等能面为旋转椭球面，椭球长轴沿100,有效质量分别为 ml 和 mt，取 x ，y，z轴沿[100]，[010]，[0