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SouthChinaNormalUniversitySouthChinaNormalUniversitySouthChinaNormalUniversity微观粒子的运动01半导体的导电性02漂移速度和迁移率03载流子散射04半导体的电导率和迁移率05迁移率与杂质和温度的关系06欧姆定律1、欧姆定律I=V/R（4-1）R=ρL/S；（4-2）ρ:电阻率,Ω·m；Ω·cmL：导体的长度；S：截面积σ=1/ρ（4-3）σ：电导率，Ω-1·cm-1在一定的V，L，S下，不同的导体的导电性能是由电阻率或电导率决定的。1、欧姆定律R=ρL/S代入I=V/R得：I=VS/ρL=VSσ/L=σ·S·E电流密度：J=I/S欧姆定律微分形式：电流密度：J=σ·|E|（4-7）|E|=V/LE：V/cm;J：A/cm2在一定的电场强度下，J由电导率决定。2、微观粒子的运动微观粒子的平均热运动动能=3/2kTk：波尔兹曼常数，1.380×10-23J/K;8.62×10-5eV/K1/2mV2=3/2kT；自由电子300K温度下：V≈1.2×107cm/s=1.2×105m/s3、漂移速度和迁移率J：单位时间通过垂直于电流方向的单位面积的电子电量电流密度：J=-nqVd（4-9）Vd：平均漂移速度由：J=σ·|E|Vd=μ|E|（4-10）J=nqμ|E|微观情况下，电导率：σ=nqμ迁移率：μ，单位电场强度下电子的平均定向运动速度，cm2/V·s电子和空穴也在做高速的热运动。漂移运动：电子或空穴在电场作用下的定向运动。导电性与电子或空穴的漂移运动有关。3、半导体的电导率和迁移率导电性:漂移运动电流密度：J=Jn+Jp（4-14）=（nqμn+pqμp）|E|n、p：自由电子和自由空穴的浓度。由：J=σ·|E|电导率：σ=nqμn+pqμp（4-15）对于n型半导体，n》p：σ=nqμn（4-16）对于p型半导体，p》n：σ=pqμp（4-17）对于本征半导体：σ=nqμn+pqμp（4-18）在一定电场强度下，半导体的导电性由载流子浓度和载流子迁移率决定的。3、半导体的电导率和迁移率迁移率：单位电场强度下电子的平均定向运动速度。在不同的材料里，电子和空穴的迁移率是不同的。表4-1，98页在不同的掺杂浓度或温度下，材料的迁移率也不一样n-Si；5×1015cm-3；μn=1250cm2/V·s；9×1016cm-3；μn=700cm2/V·s；迁移率计算：漂移速度：Vd=μ|E|;a=Eq/m*载流子与原子碰撞前的运动速度V=at=Eq/m*·t；平均漂移运动速度V=1/2（0+Eq/m*·t）=1/2Eq/m*·t3、半导体的电导率和迁移率由于载流子的散射具有偶然性，两次散射间的自由运动时间t并不相同，改写成：V=Eq/m*·τ；τ：平均自由运动时间。τ=1/P，（4-39）τ：散射几率的倒数：P：散射几率由V=μE，得：μ=qτ/m*；电子迁移率：μn=qτn/mn*；（4-43）空穴迁移率：μp=qτp/mp*（4-44）迁移率受自由电子或空穴的有效质量决定。不同的半导体材料，有效质量不同，迁移率也不同。自由电子的迁移率一般比空穴迁移率大。迁移率还受平均自由运动时间的影响，τ越长，迁移率也就越高。3、半导体的电导率和迁移率半导体的电导率对于n型半导体；σ=nqμn=