第四章半导体的导电性讲述介绍.ppt

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1. ρ与 ND 的关系(T 恒定) ND<1017/cm3,no≈ND,μ≈μs ND>1017/cm3, no=nD+≠ND,μ≠μs 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 18 19 15 16 17 -3 14 -2 10 13 -1 3 2 1 0 2.ρ与T 的关系(ND恒定) (1) 本征 T↑,ni↑,ρi↓ T↑,μ↓,ρi↑ T↑ρi↓ T ρ ρ与T 的关系 (2) 正常掺杂的半导体材料 ● 弱电离区 no≈n+D ;μ≈μi, T↑,nD+↑,μi↑,ρ↓ T no T μ T ρ ● 饱和区 no≈ND, μ≈μs T↑,μ↓,ρ↑ T no ND T μ T ρ ● 本征区 T↑,ni↑,μ↓,ρ↓ T ρ 低温 饱和 本征 §4.4 强电场效应 在强电场中,迁移率随电场的增加而变化,这种效应称为强电场效应。 E(v/cm) J(V) 103 105 ∝E ∝E1/2 平均漂移速度 : ∴平均漂移速度Vn随电场增加而缓慢增大, Vn( J )? E1/2 载流子 晶格振动散射 能量交换 无电场时: 载流子与晶格散射时,将吸收声子或发射声子,与晶格交换动量和能量,最终达到热平衡,载流子的平均能量与晶格相同,两者处于同一温度。 2. 强电场时的散射理论 有电场时: 载流子从电场中获得能量,随后又以声子的形式将能量传给晶格。 设单位时间内,载流子的平均能量的 变化为 d?/dt:(? 为能量) 单位时间载流子从电场中获得的能量同给予晶格的能量相同 假设在τ时间内,电子交给晶格的能量为△E: 在强电场下: 载流子的平均能量热平衡状态时的 载流子和晶格系统不再处于热平衡状态 载流子温度Te 晶格温度 Tl 电场不是很强时: 载流子 声学波散射 电场进一步增强后: 载流子 发射光学波声子 载流子获得的能量大部分又消失,平均漂移 速度可以达到饱和 (1) 较强电场(V ? E 1/2 ) 载流子能量 声子能量 载流子能量 散射后电子的能量变化为: (2) 强电场 (V 与 E 无关) → V 与E无关 人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。 * 低温、掺杂浓度高 电离的杂质在它的周围邻近地区形成库仑场, 其大小为: + – V? V? 电离杂质散射示意图 v v 电离 施主 散射 电离 受主 散射 + - 格波的波矢 q = 2?/?, 方向为格波的传播方向。 一个晶体中具有同样 q 的格波不止一个,其数目 取决于晶胞中的原子数。 晶胞中有一个原子,则对应于每个 q 有3个格波。 晶胞中有两个原子,则对应于每个 q 有6个格波。 —波的传输方向与原子的振动方向相同 横 纵 光学波 声学波 纵 横 长波 ?a q [110] 金刚石晶格振动沿 [110] 方向传播的 格波的频率与波矢 的关系 平衡时 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 波的传播方向 振动时 平衡时 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 振动方向→ ← 振动方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 疏 密 疏 波 振动 ● 纵声学波 ?→ ←? 膨胀状态-- 原子间距增大 压缩状态— 原子间距减小 纵声学波示意图 A B Ec Ev 导带 禁带 价带 Eg 纵声学波 → 原子疏密变化 → Eg 变化 → 附加势 → 形变势 纵声学波的散射几率Ps与温度的关系为: (3) 光学波的散射 ● 横波 ● 纵波 平衡时 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 振动方向 ←°?→ ←?°→ 振动方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?疏 ?密 ?疏 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °密 °疏 °密 - + - ° ● 纵波 离子晶体 + + + - + + + + - - + + + - - - + - - - - + - - - + + + - + + + + - - + + + + + + - + + + + - - + + + - - - + - - - - + - - - +

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