《5扩散方程.pptVIP

第五章、 非平衡载流子 本章在已知电子和空穴在导带和价带的分布情况以及载流子在外加电场下的运动规律的情况下，讨论非平衡载流子的产生、复合、及扩散。 目的：？？有浓度梯度时如何运动（简化情况） 掺杂梯度（引入电场），非平衡载流子 主要内容： 非平衡载流子的产生与复合 非平衡载流子的寿命 存在非平衡载流子时的费米能级——准费米能级 复合理论 ?直接复合 ?间接复合 ?表面复合 ?俄歇复合 载流子的漂移运动、扩散运动及连续性方程 11、（15分）光均匀照射一个7?cm的p型Si样品，电子－空穴对的产生率为5x1016cm-3s-1，样品寿命为10 ?s ，计算光照前、后样品电阻率的改变，以及费米能级位置的变化（假定此问题中，电子和空穴的迁移率相同）。（2008） 12、（24分）什么是载流子的扩散运动？什么是载流子的漂移运动？写出载流子的爱因斯坦关系。结合半导体PN结形成及达到平衡过程中载流子的扩散和漂移，讨论爱因斯坦关系的物理意义和半导体中载流子扩散和漂移运动的相互关联。（2008） 一个一维无限长的N型半导体样品，在x=0表面处保持恒定的少子注入浓度?p=(?p)0，当达到稳定后（不随时间变化）。设少子空穴的扩散系数为DP，非平衡少子的寿命为?。求解沿x方向非平衡少子的分布。讨论该样品中注入一个少子空穴脉冲后，空穴的运动与一杯水中，滴入一滴墨水的运动有何区别。（2006） 扩散：浓度梯度 （扩散系数） 漂移：电场 （迁移率） 定义？ 载流子的分布？ 非平衡载流子的运动形式为：漂移运动和扩散运动。 一、载流子的扩散运动 扩散定律，载流子浓度的不均匀性导致载流子扩散的原因。 实验证明:扩散流正比于载流子的浓度梯度： 其中Dn、Dp分别称为电子和空穴的扩散系数，负号反映了扩散流的方向指向载流子浓度降低的方向。 样品厚度为有限厚W时 X＝W，?p＝0, x=0，?p＝(?p)0 A+B= (?p)0 Ae-W/Lp+ BeW/Lp=0 漂移运动：载流子在电场作用下的运动。 电场产生的原因有：1、外加电场；2、由于载流子不均匀造成的内部电场。 电子和空穴的漂移流密度为： 总的流密度： 总电流密度： 爱因斯坦关系 下面通过考虑处于平衡态的不均匀掺杂的半导体样品中扩散电流与漂移电流之间的平衡导出爱因斯坦关系。 利用扩散流＝漂移流求解？ 流密度方程 电子流密度 空穴流密度 电子电流密度 空穴电流密度 连续性方程 设截面积为A，单位时间内 流入截面x的空穴数为ASp(x) 通过截面x+dx流出的为 ASp(x+dx)。 由于扩散运动，单位时间单位体积积累的少子空穴数是 由于漂移运动，单位时间单位体积积累的少子空穴数是 单位时间单位体积复合消失的空穴数 其它原因引起的空穴的增加为 则单位体积空穴 随时间的变化率： 稳态连续性方程：光照恒定，且外界因素引起的载流子浓度变化 则少子浓度不随时间变化，即 ，此时，连续性方程为： 又假定：材料均匀，即p0不随位置变化； 电场均匀， 连续性方程为： λ解为， 非平衡载流子浓度不能随x增加无限增大，因此第一项为0 其中 11、（15分）光均匀照射一个5?cm的p型Si样品，电子－空穴对的产生率为5x1016cm-3s-1，样品寿命为10 ?s ，计算光照前、后样品电阻率的改变，以及费米能级位置的变化（假定此问题中，电子和空穴的迁移率相同）。（2008） 半导体物理学 北工大电控学院 第**页 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0