平均自由程PPT課件

1、第1頁/共35頁漂移運動E電子電子空穴空穴結(jié)論結(jié)論 在嚴(yán)格周期性勢場（理想）中運動的載流子在嚴(yán)格周期性勢場（理想）中運動的載流子在電場力的作用下將獲得加速度，其漂移速度應(yīng)在電場力的作用下將獲得加速度，其漂移速度應(yīng)越來越大。越來越大。第2頁/共35頁E電子電子實際情況存在破壞周期性勢場的作用因素：雜質(zhì)雜質(zhì)缺陷缺陷晶格熱振動晶格熱振動第3頁/共35頁遷移率的遷移率的物理意義物理意義表征載流子在電場作用下表征載流子在電場作用下做漂移運動的能力。做漂移運動的能力。遷移率：在單位電場下載流子的平均漂移速度。遷移率：在單位電場下載流子的平均漂移速度。第4頁/共35頁第5頁/共35頁電子電子第6頁/共35頁

2、E電子電子空穴空穴理想情況理想情況E電子電子實際情況實際情況第7頁/共35頁第8頁/共35頁第9頁/共35頁hqhkhk ahvEE 第10頁/共35頁一般，長聲學(xué)波散射前后電子的能量基本不變，一般，長聲學(xué)波散射前后電子的能量基本不變，為彈性散射。光學(xué)波散射前后電子的能量變化較為彈性散射。光學(xué)波散射前后電子的能量變化較大，為非彈性散射。大，為非彈性散射。（A）聲學(xué)波散射：）聲學(xué)波散射：在長聲學(xué)波中，縱波對散射起主要作用（通過體在長聲學(xué)波中，縱波對散射起主要作用（通過體變產(chǎn)生附加勢場）。變產(chǎn)生附加勢場）。對于單一極值，球形等能面的半導(dǎo)體，理論推導(dǎo)對于單一極值，球形等能面的半導(dǎo)體，理論推導(dǎo)得到得到

3、其中其中u u縱彈性波波速?？v彈性波波速。由上式可知由上式可知 此式對于其它能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體也適用此式對于其它能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體也適用vuhmTkPncs242*02)(160VVEcc23TPs第11頁/共35頁（B）光學(xué)波散射：）光學(xué)波散射：正負離子的振動位移會產(chǎn)生附加勢場，因正負離子的振動位移會產(chǎn)生附加勢場，因此化合物半導(dǎo)體中光學(xué)波散射較強。此化合物半導(dǎo)體中光學(xué)波散射較強。例如：例如：GaAs對于元素半導(dǎo)體，只是在高溫條件下才考對于元素半導(dǎo)體，只是在高溫條件下才考慮光學(xué)波散射的作用。慮光學(xué)波散射的作用。例如：例如：Ge、Si離子晶體中光學(xué)波對載流子的散射幾率離子晶體中光學(xué)波對載流子的散射幾

4、率)(11)exp(1)()(00210230TkhvfTkhvTkhvPlll第12頁/共35頁P1jPPj11jj第13頁/共35頁用用N(t)表示表示t時刻未遭到散射的電子數(shù)，則時刻未遭到散射的電子數(shù)，則在在 被散射的電子數(shù)被散射的電子數(shù)上式的解為上式的解為其中其中N N0 0為為t=0t=0時刻未遭散射的電子數(shù)時刻未遭散射的電子數(shù)在在 被散射的電子數(shù)被散射的電子數(shù) 平均自由時間平均自由時間ttt)()()(ttNtNtPtN)()()(lim)(0tPNttNttNdttdNtPteNtN0)(tttdtPeNPt000011PtdtPeNNPt第14頁/共35頁t=0t=0時刻電子遭

5、到散射，經(jīng)過時刻電子遭到散射，經(jīng)過t t時間后再次被散射前時間后再次被散射前將所有的自由加速過程取平均，可以認為將所有的自由加速過程取平均，可以認為根據(jù)遷移率的定義根據(jù)遷移率的定義 tEmqvvnxx*00*0dttPeEmqvvPtnxx00 xvnnxEmqv*Evx第15頁/共35頁*nnnmq*2nnnnmnqnq*2ppppmpqpq*2*2nnppnppmnqmpqnqpq*ppnmq第16頁/共35頁3、多能谷半導(dǎo)體的電流密度及電導(dǎo)有效質(zhì)量、多能谷半導(dǎo)體的電流密度及電導(dǎo)有效質(zhì)量xxxxxEnqEqnEqnEqnJ)(31333321321xcxEnqJcncmq)(31321)2

6、1(311tlcmmmc第17頁/共35頁102323TkhvosiileTTNoisis1111111)(jiDAiNNN23i23TNaT1b第18頁/共35頁)(11111pniipnppnnqnpqnqnqnq第19頁/共35頁iN1第20頁/共35頁nnnq12323TTNsiiABC電阻率溫度雜質(zhì)離化區(qū)過渡區(qū)高溫本征激發(fā)區(qū)第21頁/共35頁0 100 200 300 400 500 6002.01.51.00.5第22頁/共35頁第23頁/共35頁10 102 103 104 106 10210310第24頁/共35頁第25頁/共35頁Evd0EEuvd04332E*038ndmvEE第26頁/共35頁第27頁/共35頁qnnnq)(2211nnn2211第28頁/共35頁EnnnEvvqnEqnEJdd22