第五章非平衡载流子-载流子的扩散和漂移.ppt

*****************SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**★连续性方程的一般形式连续性方程—漂移运动和扩散运动同时存在时,少子所遵守的运动方程.讨论少子浓度的变化:?扩散引起少子浓度变化;?非平衡子复合引起少子浓度变化；?当存在电场,漂移引起少子浓度变化;?外界因素产生非平衡子.SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**单位体积中n型和p型半导体中少子载流子随时间的变化率:--此即连续性方程.是研究半导体器件原理的基本方程之一.SemiconductorPhysics**★连续性方程的应用①非平衡子的复合:t=0时,光照停止;SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**②稳态扩散:(稳态下,扩散+复合)表面(或样品的某一位置)维持恒定光照;稳态;?=0;G+=0,均匀半导体稳态扩散方程:SemiconductorPhysics**③稳态扩散+漂移:稳态连续性方程稳态扩散，均匀电场，均匀半导体扩散长度—仅考虑扩散,非平衡子深入样品的平均距离.牵引长度—仅考虑漂移,非平衡子在τ时间内所通过的距离.SemiconductorPhysics**④注入少子脉冲?考虑扩散:?=0;G+=0?扩散+漂移:G+=0;+均匀电场在x=0处产生过剩电子和过剩空穴的情况下，电子和空穴的稳态分布浓度无电场情况SemiconductorPhysics**有电场情况SemiconductorPhysics**⑤稳态下的表面复合:?=0;稳态;体内产生,表面复合.SemiconductorPhysics**⑤稳态下的表面复合:SemiconductorPhysics**⑤稳态下的表面复合:SemiconductorPhysics**SemiconductorPhysics**（3）Haynes-Shockley实验局部光脉冲在半导体样品中产生过剩载流子，连续性方程如下:加外场时：SemiconductorPhysics**Haynes-Shockley实验：最早演示了少数载流子漂移和扩散的实验装置SemiconductorPhysics**连续性方程应用总结根据已知条件，简化连续性方程(a)稳定情况，则(b)半导体均匀掺杂，则(c)电场均匀，则(d)没有外电场，则(e)载流子没有体内产生，则求出简化方程的通解(3)确定边界条件和初始条件，由此求出积分常数，从而求出符合条件的特解**********SemiconductorPhysicsSemiconductorPhysicsSemiconductorPhysics**§4载流子的扩散和漂移(1)???非平衡载流子的一维稳定扩散(2)载流子的漂移和扩散载流子的扩散运动分子、原子、电子等微观粒子，在气体、液体、固体中都可以产生扩散运动。浓度差引起扩散运动：只要微观粒子在各处的浓度不均匀，由于无规则热运动，就可以引起粒子由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。扩散运动完全是由粒子浓度不均匀所引起，它是粒子的有规则运动，但它与粒子的无规则运动密切相关。无浓度差不会发生扩散：对于一块均匀掺杂的半导体，例如N型半导体，电离施主带正电，电子带负电，由于电中性的要求，各处电荷密度为零，所以载流子分布也是均匀的，即没有浓度差异，因而均匀材料中不会发生载流子的扩散运动。扩散流密度t1时刻在晶体内的某一平面上引入一些载流子，由于载流子热运动的结果，在x=0处原来高密度的载流