半導(dǎo)體導(dǎo)電性

4.1.載流子的漂移（drift）運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中的載流子在外場(chǎng)的作用下，作定向運(yùn)動(dòng)---漂移運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度---漂移速度。漂移運(yùn)動(dòng)引起的電流---漂移電流。第4章半導(dǎo)體的導(dǎo)電性(Electrical

Conductivity)1、drift(漂移)定性分析：遷移率的大小反映了載流子遷移的難易程度?？梢宰C明：2Mobility（遷移率）------遷移率單位電場(chǎng)下，載流子的平均漂移速度3影響遷移率的因素不同材料，載流子的有效質(zhì)量不同；但材料一定，有效質(zhì)量則確定。對(duì)于一定的材料，遷移率由平均自由時(shí)間決定。也就是由載流子被散射的情況來(lái)決定的。半導(dǎo)體的主要散射（scatting）機(jī)構(gòu)：*Phonon（lattice）scattering聲子（晶格）散射*Ionizedimpurityscattering電離雜質(zhì)散射*scatteringbyneutralimpurityanddefects中性雜質(zhì)和缺陷散射*Carrier-carrierscattering載流子之間的散射*Piezoelectricscattering壓電散射能帶邊緣非周期性起伏（1）晶格振動(dòng)散射聲學(xué)波聲子散射幾率：光學(xué)波聲子散射幾率：（2）電離雜質(zhì)散射電離雜質(zhì)散射幾率：總的散射幾率：P=PS+PO+PI+----總的遷移率：主要散射機(jī)制電離雜質(zhì)的散射：晶格振動(dòng)的散射：溫度對(duì)散射的影響輕摻雜時(shí)電離雜質(zhì)散射可忽略遷移率4.2遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系1.遷移率~雜質(zhì)濃度非輕摻雜時(shí)雜質(zhì)濃度電離雜質(zhì)散射2.遷移率與溫度的關(guān)系輕摻：忽略電離雜質(zhì)散射μ高溫：晶格振動(dòng)散射為主μT晶格振動(dòng)散射μ非輕摻：低溫：電離雜質(zhì)散射為主

T電離雜質(zhì)散射T晶格振動(dòng)散射4.3載流子的遷移率與電導(dǎo)率的關(guān)系(Mobility~Conductivity)-------毆姆定律的微分形式1.毆姆定律的微分形式2.電流密度另一表現(xiàn)形式3.電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系Ez電導(dǎo)遷移率電導(dǎo)有效質(zhì)量4.4電阻率與摻雜、溫度的關(guān)系1.電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系輕摻雜：μ~常數(shù)；n=NDp=NA

電阻率與雜質(zhì)濃度成簡(jiǎn)單反比關(guān)系。非輕摻雜｛μ：雜質(zhì)濃度μρn、p：未全電離;雜質(zhì)濃度n（p）ρ雜質(zhì)濃度增高時(shí)，曲線嚴(yán)重偏離直線。原因2.電阻率與溫度的關(guān)系μ：

T電離雜質(zhì)散射μρ

*低溫n（未全電離）：Tnρρμ：

T晶格振動(dòng)散射μρ

*中溫n（全電離）：n=ND飽和ρμ：

T晶格振動(dòng)散射μρ

*高溫n（本征激發(fā)開(kāi)始）：Tnρρ例題例.室溫下,本征鍺的電阻率為47Ω·㎝，(1)試求本征載流子濃度。(2)若摻入銻雜質(zhì)，使每106個(gè)鍺中有一個(gè)雜質(zhì)原子，計(jì)算室溫下電子濃度和空穴濃度。（3）計(jì)算該半導(dǎo)體材料的電阻率。設(shè)雜質(zhì)全部電離。鍺原子濃度為4.4×/㎝3,μn=3600/V·s且不隨摻雜而變化.解:4.5Hight-FieldEffects(強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng))1歐姆定律的偏離電場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)：μ與電場(chǎng)無(wú)關(guān)，歐姆定律成立。電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度（103V/cm）后：μ與電場(chǎng)有關(guān)，歐姆定律不成立。平均漂移速度隨外電場(chǎng)的增加而加快的速度變得比較慢。飽和漂移速度/極限漂移速度。電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)：平均漂移速度趨于飽和解釋：*載流子與晶格振動(dòng)散射交換能量過(guò)程*平均自由時(shí)間與載流子運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)加弱電場(chǎng)時(shí)，載流子從電場(chǎng)獲得能量，使載流子發(fā)射的聲子數(shù)略多于吸收的聲子數(shù)。但仍可認(rèn)為載流子系統(tǒng)與晶格系統(tǒng)保持熱平衡狀態(tài)。加強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，載流子從電場(chǎng)獲得很多能量，使載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時(shí)的大，因而載流子系統(tǒng)與晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài)。*平均自由時(shí)間與載流子運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)無(wú)電場(chǎng)時(shí)：平均自由時(shí)間與電場(chǎng)無(wú)關(guān)低電場(chǎng)時(shí)：平均自由時(shí)間與電場(chǎng)基本無(wú)關(guān)強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)：平均自由時(shí)間由兩者共同決定。與光學(xué)波聲子散射載流子從電場(chǎng)獲得的能量大部分又消失,故平均漂移速度可以達(dá)到飽和。極強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)：4.3IntervalleyCarrierTransfer

（能谷間的載流子轉(zhuǎn)移）1IntervalleyScattering(能谷間散射）物理機(jī)制：從能帶結(jié)構(gòu)分析n1n2*Centralvalley*Satellitevalley中心谷：衛(wèi)星谷：衛(wèi)星能谷中電子的漂移遠(yuǎn)比中心能谷中電子的漂移慢.谷2（衛(wèi)星谷）：E-k曲線曲率小1電場(chǎng)很低2電場(chǎng)增強(qiáng)3電場(chǎng)很強(qiáng)2Negetivedifferentialconductance(負(fù)微分電導(dǎo))在某一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域，電流密度隨電場(chǎng)強(qiáng)