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第八讲 载流子的漂移和扩散(续)9月21,2001内容:⒈ 在热平衡时非均匀掺杂半导体阅读作业del Alamo Ch. 4,§4.5主要问题●热平衡时,在一个半导体中有可能存在一个电场吗?●对电子和空穴电流那意味什么?●在迁移率和扩散系数间有关系吗?●给定一个非均匀掺杂分布,如何计算平衡时载流子浓度?●在什么情况做那平衡多数载流子浓度遵循那掺杂把在一个非均匀掺杂半导体弄平整?⒈ 在热平衡时非均匀掺杂半导体热平衡时,在一个半导体中有可能存在一个电场非均匀掺杂分布□ 高斯定律:电荷产生电场:●如果00ρε=●如果00d dx ερ=●有可能0ε而0ρ=在半导体中:如果D D N N +;而A AN N −;□ 在TE 时均匀掺杂的半导体:●远离任何表面电中性。
●因为外面没有施加电场00ε=□ 在TE时非均匀掺杂的半导体(n型):三个可能:●()()0D n x N x =净扩散电流●()0n x 一致的净漂移电流●()0n f x =但()()0D n x N x 不存在净电流的方式□ 目的:理解在TE时非均匀掺杂半导体物理机制● 在TE时电流详细的平衡原理● 爱因斯坦关系● 玻尔兹曼关系● 一般结论● 准中性结论□ 在热平衡时详细的平衡进一步要求:[研究§4.5.2中的例子]□ 爱因斯坦关系µ指一个电场中载流子“自由的”漂移。
D指“自由的”载流子扩散导致的一个浓度梯度。
µ和D之间有关系吗?有,是爱因斯坦关系:µ和D之间的关系只取决于T。
[研究§4.5.2中推导和约束条件]□ 玻尔兹曼关系在TE 时,扩散=漂移在静电学和载流子浓度之间必定存在在TE 时,0e J =:000e e e dn J q n qD dxµε=+那么,0ε和平衡载流子浓度之间的关系:00001(ln )kT dn kT d n q n dx q dxε=−=−按φ表示为:积分得:在两个不同点平衡载流子浓度的比与静电势差别的关系。