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半导体第五次讨论课 2013级物理基地 1 若半导体中非平衡载流子浓度不均匀 同时又有外加电场的作用 载流子要同时做扩散运动和漂移运动 扩散运动漂移运动 扩散电流漂移电流 1 载流子的漂移运动 2 外加电场 电子漂移电流密度为空穴漂移电流密度为 漂移电流 电子 空穴电流都与电流方向一致 是漂移率 单位电场作用下的漂移速度 除了平衡载流子以外 非平衡载流子对漂移电流有贡献 3 图示n型的均匀半导体 x方向加一均匀电场 表面处光注入非平衡载流子 4 少数载流子空穴电流密度为 电子电流密度为 5 通过对非平衡载流子的漂移运动和扩散运动的讨论 明显看出 迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度物理量 而扩散系数反映存在浓度梯度时载流子运动难易程度 6 2 爱因斯坦关系 n型半导体为例 2 1浓度梯度引起内建电场热平衡状态掺杂不均匀的n型半导体n0 x 梯度引起扩散电流电中性条件被破坏 引起内建电场 考虑漂移电流 n n0 x 7 电子 空穴 扩散电流密度 电子 空穴 漂移电流密度 电子 空穴 漂移电流密度 8 平衡时 不存在宏观电流 因此电场的方向必然使反抗扩散电流 是平衡时电子的总电流和空穴的总电流分别为0 1 9 注意 当半导体内部出现电场时 半导体内各处电势不相等 是x函数 写为V x 则 2 在考虑电子能量时 必须计入附加的静电势能 qV x 10 对于非简并半导体 导带底的能量是变化的 EC x EC 0 q V x 电子的浓度 5 121 11 求导得 3 将 2 3 代入 1 得到 得到 5 123 12 非简并情况下 爱因斯坦关系式 13 归纳 1 该关系适合于平衡 非平衡非简并情况 2 非均匀载流子浓度会引起扩散 3 由于载流子的扩散会导致自建场 4 有电场存在则能带发生变化 5 非简并情况下 14 谢
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