半导体物理与器件5.

第五章载流子输运现象CarrierTransportPhenomena输运是指半导体中电子和空穴的净流动，这种流动将产生电流。漂移运动(Drift)是指由电场引起的载流子运动扩散运动(Diffusion)是指由浓度梯度引起的载流子运动半导体的温度梯度也能引起载流子运动，但由于半导体器件尺寸越来越小，这一效应可以忽略。5.1载流子的漂移运动5.1.1漂移电流密度净加速度—净位移漂移运动—漂移电流5.1.1漂移电流密度dp=pE在弱电场情况下，平均漂移速度与电场强度成正比，p为比例系数，称空穴迁移率mobility，单位是cm2/V-sJpdrf=(ep)dp=(ep)pE空穴漂移电流密度电子漂移电流密度Jndrf=(-en)dndn=-nEJndrf=(-en)(-nE)=(en)nEJdrf=e(nn+pp)E5.1.2迁移率mobilityeEdtdmFp**pmeEtEmepcppeakd)(*Emepcpd)(21*平均碰撞时间τcp5.1.2迁移率*pcpdppmeE*ncnnme散射方式：晶格散射LatticeScattering（声子Phonon散射）、电离杂质散射IonizedImpurityScattering、谷间散射、中性原子散射、位错散射等晶格散射电离杂质散射硅5.1.3电导率（Conductivity）S/cm对本征半导体对P型半导体对n型半导体nepnenpn)(5.1.4饱和速度VelocitySaturationT=300K时，随机热运动的平均能量dn=-nE5.2载流子扩散5.2.1扩散电流密度5.2.1扩散电流密度5.2.2总电流密度一维情况推广到三维情况5.3杂质梯度分布GradedImpurityDistribution5.3.1感生电场InducedElectricField准电中性5.3.2爱因斯坦关系非均匀掺杂半导体中，在没有外加电场下，电子电流和空穴电流分别等于零准电中性爱因斯坦关系5.4霍尔效应HallEffect5.4霍尔效应HallEffect磁场力与感生电场力相等时，达到稳定状态zxyHBJER霍尔系数01epRH对于空穴可测量空穴浓度5.4霍尔效应01enRH对于电子可测量电子浓度可测量电子迁移率可测量空穴迁移率作业•P1315.9•P1335.24