电子科技大学：《半导体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四篇 载流子的漂移运动迁移率

半导体 SEMICONDUCTOR PHYSICS 编写:刻诺 独立制作:刘諾 电子科技大学 微电子与固体电子学院 微电子科学与工程系

半导体 物理 SEMICONDUCTOR PHYSICS 编写:刘诺 独立制作 : 刘 诺 ⚫电子科技大学 ⚫微电子与固体电子学院 ⚫微电子科学与工程系

§4.1载流子的漂移运动迁移率∥ -0 款射与漂移运动 加上外电场E的理想我流子 定向运动,即漂移运动。 结论:在严格周期性势场(理想)中运动的 载流子在电场力的作用下将获得加速 度,其漂移速度应越来越大

一、散射与漂移运动 加上外电场E的理想:载流子 定向运动，即漂移运动。 §4.1 载流子的漂移运动 迁移率 结论：在严格周期性势场（理想）中运动的 载流子在电场力的作用下将获得加速 度，其漂移速度应越来越大

实际中, 存在破坏周期性势场的用因素 杂质 缺陷 晶格热振动 散射

存在破坏周期性势场的作用因素： 如： * 杂质 * 缺陷 * 晶格热振动 散射 实际中

2、迁移率 假设讨论的是n型半导体,电子浓度为0 在外电场下通过半导体的电流密度 在弱场下欧姆定律成立 v。→电子的平均漂移速度1=E—() 二式比较则Gn=nE/=n9—→)( 这里迁移率n=(4 E 同理,对半导体P一 这里空穴迁移、E%为空穴漂移速度 迁移率的豪义:表了在单位电场下载游子的平均移荣度。 它是表示半导体电迁移能力的重要参数

( ) ⎯→电子的平均漂移速度 = − ⎯→ d 0 d v J n n qv 1 J E (2) n = n ⎯→ 在弱场下欧姆定律成立 2、迁移率 假设讨论的是n型半导体，电子浓度为n0， 在外电场下通过半导体的电流密度 ( ) (4) v 3 v , d 0 d 0 = ⎯→  = ⎯→      = E n q E n q n n n    这里 迁移率 二式比较 则 同理，对p型半导体 ( ) 这里空穴迁移率 d p为空穴漂移速度 d p 0 , v v 5 E p q p p p = = ⎯→    迁移率的意义：表征了在单位电场下载流子的平均漂移速度。 它是表示半导体电迁移能力的重要参数

§42载流子的散射 1、载子散射 (1)载流子的热运动 自由程1:相郭两次 款射之间自由运动的路 程。 平均自由程:连续两次散射间自由运动的平均路程。 平均自由时间τ 连续两次散射间自由运动的平均运动时间

1、载流子散射 （1）载流子的热运动 自由程l：相邻两次 散射之间自由运动的路 程。 §4.2 载 流 子 的 散 射 平均自由程：连续两次散射间自由运动的平均路程。 连续两次散射间自由运动的平均运动时间 平均自由时间 ⎯→ 

2)、载流子的漂移运动 在外电场作用下,实际载流子的运动 是 热运动漂移运动 电流门 单位的间内一个我流子被款射的次数 散射几率尸 (1//1

在外电场作用下，实际上，载流子的运动 是： 热运动+漂移运动 电流I 单位时间内一个载流子被散射的次数 散射几率P （2）、载流子的漂移运动

2、半导体的主要散射机梅 1)电离杂质散射:即库公散射 散射几率PaM73(M2为杂质浓度总和) ⊙

1）电离杂质散射：即库仑散射 散射几率Pi∝NiT-3/2（Ni：为杂质浓度总和）。 2、半导体的主要散射机构

2)晶格振动散射 有N个原胞的晶体有N个格液 个q=3支光学波频)+3支声学波(低频 振动方式 3个光学波=1个纵波+2个横波 格没的龍置好单亮波 声子 特点:各向同性。 a、声学波散射:T b、光学波散射: P: exphv/ko

2）晶格振动散射 • 有N个原胞的晶体 有N个格波波矢q 一个q=3支光学波(高频)+3支声学波(低频 ) 振动方式: 3个光学波=1个纵波+2个横波 格波的能量效应以 3个声学波=1个纵波hνa +2为单元个横波 声子 • 特点：各向同性。 a、声学波散射： Ps∝T3/2 b、光学波散射：P o∝[exphv/k0T）]-1

3)其它散射机构 (1)等同能谷间散射——高温下显著 谷间散射:电子在等同能故中从一个极 值附近散射到另一个极值附 近的散射 分类:A、弹性散射B、非弹性散射

3)其它散射机构 （1）等同能谷间散射——高温下显著 谷间散射：电子在等同能故中从一个极 值附近散射到另一个极值附 近的散射。 分类：A、弹性散射 B、非弹性散射