lecture2--半导体物理基础.pptVIP

二、CarrierStatistic7.杂质半导体多子与少子浓度的计算I.(i.e.,N-type)If,II.(i.e.,P-type)If,andand三、CarrierTransport一般工作条件下，载流子输运有三种基本形式：（1）漂移：载流子在外加电场的作用下的定向运动，所形成的电流成为漂移电流；（2）扩散：由于载流子浓度的不均匀而造成的定向运动，所形成的电流为扩散电流；（3）复合-产生：当半导体的平衡态受到扰动时，其处于非平衡态，这意味着内部的载流子浓度会偏离平衡值。使载流子浓度偏离平衡值而多余出来的载流子，称为非平衡载流子。三、CarrierTransport1.CarrierDriftJpnEunitarea++Jp,drift=qpv=qp?pEJn,drift=–qnv=qn?nEJdrift=Jn,drift+Jp,drift=?E=(qn?n+qp?p)E三、CarrierTransport2.Carrierdiffusion三、CarrierTransport3.TotalCurrentEquationsJn=Jn,drift+Jn,diffusion=qn?nE+Jp=Jp,drift+Jp,diffusion=qp?pE–JTOTAL=Jn+Jp三、CarrierTransport4.RelationshipbetweenDand?EqkTndxdn-=0=+=dxdnqDqnJnnnEmatequilibrium.EEkTqDqnqnnn-=m0TheseareknownastheEinsteinrelationship.ppqkTDm=Similarly,四、CarrierGenerationRecombination1、非平衡态和非平衡载流子：如果对半导体施加一定的外界作用，使得半导体内部电子浓度n和空穴浓度p的数量明显增加，超出平衡时电子浓度n0和空穴浓度p0。这种状态称为非平衡态。超出平衡态浓度的那一部分载流子为非平衡态载流子，记为Δn和Δp。显然Δn=n－n0，Δp=p－p0由于非平衡载流子是成对产生的，因此Δn=Δp这也是保持“电中性”的必然结果。2、小注入与大注入(1)注入：形成非平衡载流子的过程。注入的基本途径有光注入、电注入。(2)小注入：注入的非平衡载流子浓度远小于平衡多子浓度。(3)大注入：注入的非平衡载流子浓度与平衡多子浓度相比拟。电注入是许多半导体器件工作的主要机理之一。大注入和小注入将对器件特性产生不同影响。一、非平衡载流子（6.1节）3、非平衡载流子“寿命”非平衡载流子电子-空穴对将会受到复合作用而消失。非平衡载流子在复合前平均存在的时间称为非平衡载流子的寿命，记为τ。四、CarrierGenerationRecombination1.非平衡载流子Processes:??Photogeneration??Operationofdiodeinforwarddirection??ImpactionizationProcesses:??Operationofdiodeinreversedirection四、CarrierGenerationRecombination2.Low-Level/High-LevelInjection二、复合机理（6.5节）1、非平衡载流子“复合率”：由于载流子的寿命为τ，则每个载流子单位时间内因复合作用而消失的概率为1/τ。单位时间单位体积内因复合而消失的非平衡载流子（又称为复合率）为R=Δn/τ载流子的“净产生”和“净复合”：若n大于n0，Δn为正，则R0，表示存在复合，又称为“净复合”。若n小于n0，Δn为负，则复合率R0，表示实际上发生的是“产生”，又称为“净产生”。2、载流子复合机理载流子寿命大小取决于载流子的复合过程。在半导体材料中，电子－空穴对的复合机理主要有三类。直接复合体内间接复合表面复合半导体中非