半导体结的模型热电子发射理论.PDF

第四讲：异质结中的载流子流——概述 l 现有的关于金属-半导体结的模型 热电子发射理论，漂移扩散理论，p-n 结 l 垂直于异质结方向上的电导 电流： 1 ，漂移扩散 2 ，冲击注入 注入修整 通过掺杂的去耦注入 带边沿尖峰 1 ，对电导的作用和随偏压的变化 a ，正向电流：i，对载流子流的阻碍；ii，对偏压的分割； iii，随偏压的变化 b ，反向电流：i，对聚集的影响；ii，随偏压的变化 l 平行于异质结方向上的电导 调变添加剂结构 迁移率VS 结构 接口粗糙度 对金属-半导体结施加偏压，复习 l 电流 注意：金属中电子面对的势垒不随偏压变化，而半导体中的电子面对的势垒 随偏压变化。 所以，我们研究的载流子流（电流）是从半导体流入金属中的多数载流子。 金属-半导体结主要是多数载流子器件。 （注入半导体中的少数载流子通常可以忽略；后面我们会详细讨论这一点。） 金属-半导体结电流模型 净势垒电流的一般形势：比较模型 热电子发射模型—结处的冲击注入 A : 热电子发射系数 Φbm ：金属中的势垒，= 替代 Φbm ，整理得： 我们得到： 漂移扩散模型—在势垒中漂移 将此式与标准形式比较得： ，即x=0 处的漂移速度。 在将热电子发射模型和漂移扩散模型之前，我们先看一下通过p-n+ 结二极管的电流。 p-n+ 结二极管—从势垒中扩散出 结处的势垒为： 所以有： 对于这种二极管， 扩散速度为： 比较这些结果： l 热电子发射模型：从金属一侧建模， l 漂移扩散模型，x=0 处的漂移速度 l p-n+ 结二极管，扩散速度为： 垂直于异质结方向上的电导 有峰值和没有峰值的发射器效率，与同质结的比较。 消除尖峰的坡度组成： 准费米能级和由于带边沿坡度引起的由于固有有效场 对电子：¶Ec/¶x，对空穴： ¶Ev/¶x 异质结——能带图，耗尽近似 l 能带图（续） b, 电连接的 i, 电荷在两边之间移动 ii. 费米能级变化直到相等 iii. 真空基准电平是：-q (x)，其中 (x) = (q/)∫∫ (x) dx dx iv. E (x) =-qf(x) -c(x) ,E (x) = -qf(x) - [c(x) +E (x)] c v g v. 耗尽近似是 (x)的很好估计 平行于异质结方向上的电导 调变添加剂结构 N-n 异质结和积累的电子 带有回程销和HJ 的调变添加剂结构 在积累的二维电子云中的载流子散射和迁移率 调变添加剂——二维电子云 l 迁移率组成 GaAs ( 图片已删除) 见：图 1-9-2 在: Shur, M.S. Physics of Semiconductor DevicesEnglewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, 1990. 调变添加剂——二维电子云 l 作为掺杂级函数的整体迁移率 （室温下）