《无机材料物理性能》第五章 导电性能（5.3）电子电导

53电子电导 531载流子的散射概述 电阻: U=RI 电阻率或比电阻R=pL/S J:电流密度: E:电场强度 u:载流子的迁移率; q:一个载流子的电荷 n:载流子的浓度 电导率=1p=J/E=nqμ

电阻： U=RI 电阻率或比电阻 R=L/S J：电流密度： E：电场强度； ：载流子的迁移率； q：一个载流子的电荷 n：载流子的浓度. 电导率 =1/  =J/E=nq 5.3.1 载流子的散射概述 5.3 电 子电导

在外电场E的作用下, 金属中的自由电子的加速度:a=eE/m 电子每两次碰撞之间的平均时间2τ; 松弛时间τ,与晶格缺陷和温度有关,温度越高, 晶体缺陷越多电子散射几率越大,τ越小; 单位时间平均散射次数12τ;电子质量me; 自由电子的平均速度:v=eE/m。; 自由电子的迁移率:μ=VE=τe/me; 晶格场中电子的迁移率: H=VE=e/m*(有效电子)

在外电场E的作用下， 金属中的自由电子的加速度：a==eE/m e 电子每两次碰撞之间的平均时间2； 松弛时间 ，与晶格缺陷和温度有关，温度越高， 晶体缺陷越多电子散射几率越大， 越小； 单位时间平均散射次数1/2  ；电子质量m e； 自由电子的平均速度：v= eE/m e ； 自由电子的迁移率： e=v/E= e/m e ； 晶格场中电子的迁移率： e=v/E=e/m*（有效电子）

载流子的散射机构 散射:电子与晶体中的声子、杂质离子、缺陷等发生 碰撞的过程 散射的原因:周期性势场被破坏。 周期性势场被破坏的原因:半导体内存在附加势场, 这一势场使周期性势场发生变化 附加势场的作用:使能带中的电子在不同k状态间跃 迁,也即原来沿某一个方向以vk运动的电子,附加 势场可以使它散射到其它各个方向,以速度v(k)运动

散射：电子与晶体中的声子、杂质离子、缺陷等发生 碰撞的过程。 散射的原因：周期性势场被破坏。 周期性势场被破坏的原因：半导体内存在附加势场， 这一势场使周期性势场发生变化。 附加势场的作用：使能带中的电子在不同k状态间跃 迁，也即原来沿某一个方向以v(k)运动的电子，附加 势场可以使它散射到其它各个方向，以速度v(k’)运动。 载流子的散射机构

半导体的主要散射(附加势场)机构有 1.电离杂质的散射 2.晶格振动的散射 晶格中的原子在其平衡位置作微振动,引起周期性 势场的破坏,原子振动的具体表现形式为声子,晶 格振动的散射可以看作声子与电子的碰撞

1. 电离杂质的散射 + — 2. 晶格振动的散射 半导体的主要散射（附加势场）机构有： 晶格中的原子在其平衡位置作微振动，引起周期性 势场的破坏，原子振动的具体表现形式为声子，晶 格振动的散射可以看作声子与电子的碰撞

3.其它因素引起的散射 (1)中性杂质的散射 低温下没有充分电离的杂质散射中性杂质通过对周 期性势场的微扰作用引起散射。一般在低温情况下 起作用。 (2)位错散射 在刃型位错处,刃口上的原子共价键不饱和,易于俘 获电子成为受主中心,在位错线成为一串负电中心, 在其周围由电离了的施主杂质形成一个圆拄体的正空 间电荷区。 (3)载流子之间的散射

3. 其它因素引起的散射 （3）载流子之间的散射 低温下没有充分电离的杂质散射中性杂质通过对周 期性势场的微扰作用引起散射。一般在低温情况下 起作用。 在刃型位错处，刃口上的原子共价键不饱和，易于俘 获电子成为受主中心，在位错线成为一串负电中心， 在其周围由电离了的施主杂质形成一个圆拄体的正空 间电荷区。 （2）位错散射 （1）中性杂质的散射 + + + + + +