非平衡载流子。
n=nn0n=n0+δn
p=pp0echν
非平衡载流子的复合。
tp(t)=δp(0)exp
光注入。p=p0+δp
光电导。ev
非平衡载流子的寿命。
非平衡载流子的平均存在时间。
非平衡载流子的产生。
tp(t)=δp(∞)1exp
准费米能级。ecef
nefef
penfef=ktlnnn0
efefp=ktln
p(∞)gτ
pp0npnp
lnee=ktfevfn2i
直接复合。
(n0+p0+δp)
间接复合四个过程cn=rn(ntnt)ncp
ecen
en=ennt
ep=ep(ntnt)cnep
rpntpcp
even=rnn1
eetn1=ncexpc
ep=rpp1ktkteev
p1=nvexpt
ktrnn+rpp1
rn(n+n1)+rp(p+p1)
r=σvte=rn=σvnexpecetnt=nt
nn1tc非平衡载流子寿命。
n0+n1p0+p1
=τh+τe
小注入n0+p0n0+p0h=
rpnte=
1rnnt寿命与掺杂浓度的关系。
efh-1-+-enp0
寿命与温度的关系。eeef
ctecedeteit
n=τh1hn0=τee
nd–nvat1
lnτt2
kt<τ与复合中心性质的关系。
et,nt,rn,rp
lnτh+τe
nhtkt>>etef
t1t2p型半导体n型半导体。
t陷阱效应。ecei
evetp=δn+δnt
nt>0电子陷阱。
nt<0空穴陷阱。
陷阱与复合中心电子陷阱。
ke>1
复合中心。ke<1
电子发射的几率空穴的俘获几率ke=1rnnc
rpnvenrnn1ntrnn1
==keefcprppntrpp
c电子陷阱en
et复合中心cpeev
ecetep
f+evexp
ktecet=epfev+ktln
rnncrpnv
ec空穴陷阱。
kh>1
复合中心。kh<1=kh
ef空穴发射的几率电子的俘获几率。
epcnrpp1rnn
kh=1rpnv
etevec+enfexp
rnnckt
复合中心cn
et空穴陷阱epnf
evetev=ece+ktln
rpnvrnnc
非平衡载流子的扩散z一维连续性扩散方程在体积元内，单位时间内δp的变化率。
dδp(x)δp(x)d2δp(x)
g(x)+dp
dtτpdx2
xx+dxx
g(x):光照引起的非平衡载流子的产生率，使体积元内δp增加δp/τ:在体积元内被复合掉的非平衡载流子数目。
扩散流密度fp:在单位时间内流过单位面积的非平衡载流子。
dδp(x)fp(x):表示在x处流入体积元的非平衡空穴。
fp=dpdxfp(x+dx):表示在x+dx处流出体积元的非平衡空穴在体积元中由于扩散流密度的差所引起的非平衡空穴的积累：
fp(x)fp(x+dx)
dxdfp(x)dx
ddδpd2δp(x)
dp=dpdxdxdx2
z一维稳态扩散方程。
稳态方程。稳态时δp(x)在各处的浓度保持不变。
xx+dxp(x)dδp(x)dδp(x)在体内。
dp=0d2δp(x)δp(x)=0g(x)2
dp=dxτp
dtg(x)=0dx2τp
x稳态方程的解。
p(x)=aexp(x/lp)+bexp(x/lp)lp=dpτ
样品足够厚。
扩散长度。p(x)=δp(0)exp(x/lp)x→∞,p(x)=0b=0
x→0,δp(x)=δp(0)a=δp(0)∫xδp(x)dx
非平衡载流子平均扩散距离对于非平衡电子。x=
p(x)dx
lpn(x)=δn(0)exp(x/ln)
ln=dnτ
非平衡载流子的漂移浓度梯度外加电场。
扩散运动漂移运动。
扩散系数d迁移率μ
ecefev
z爱因斯坦关系扩散jd=eddn(x)漂移。
nn电流dx电流。
d平衡条件下j=jn+jp=edn
ndjn=en(x)μnε
dn(x)eμnnε=0dx
x内部电场ε(x)=
dv(x)dx
ec(x)=ecev(x)
ec(x)ef
n(x)=ncexpktdn=kt
nedp
edn(x)edveε
n(x)=n(x)ednnε=eμnnεdxktdxktkt
si:μn=1400cm2/vs,dn=35cm2/skt
μpp=500cm2/vs,dp=13cm2/se
z电场作用下的连续性方程连续性方程。
dfpδpp
+gptdx
空穴流密度扩散流密度。
fpd=dp
dp(x)dx
漂移流密度。
fp=fpd+fpε
fpε=μppε
pd2pdpdεδp=dpμεμp+gpp
dx2dxτptdxd2δpdδpδp
dpμε=0p
dx2dxτp
光照恒定在体内掺杂均匀。p0t
电场均匀。dε
0dxdpτλ2μpετλ1=0
令lp=μpετ牵引长度。
g=0dpdδp
dxdxp=aexp((λ1x)+bexp((λ2x)λ<0
x=0,δp(x)=δp(0)b=δp(0)
l2pλ2lεpλ1=0
lεp±λ1
lεp2+4l2p2l2p
1lp1lεpa=0l
pp(x)=δp(0)exp(λx)lεp<>lp强电场。l2p
4l2p
2l2p1+lεp2
z丹倍效应*双极扩散。
n=δpd2δpdδpdεδpdpμεμp=0pp
dx2dxτdx
μnnμpp
d=d2δndδndεδndn+μεn=0nn
dx2dxdxτ
d2δpdδpδp
εd=0dx2dx
d=dpdn(n+p)dpp+dnn
dpμnn+dnμpp
nn+μppμpμn(np)
pp+μnn
d=ktμe
双极扩散系数。
双极迁移率。
p型半导体n型半导体丹倍电压。
p>>nd≈dn
=μn电子保持原速，空穴速度加快。
n>>pd≈dp
n型半导体。
=μp空穴保持原速，电子速度减慢。
pδp(0)1μnn0kt
vd=e
丹倍电压vd
j(x)=edn
dδpdδn
edp+eμnnε+eμppε
dxdx电子扩散电流空穴扩散电流电子漂移电流空穴漂移电流。
稳态时j(x)=0
dndp并设δn=δp
dndpp(x)=δp(0)exp(x/lp)
丹倍电场。dδp
nn+μppdxδp
nn+μpplp
n型半导体。
(x)=kte
nn>>μpp小注入。
dn=n0+δn≈n0d=kt
epδp(x)
1μnn0lp
vd=∫εx)dx
丹倍电压。d>>lpvd=kt
ep11μnn0lp
xktμpδp(0)
p(0)expdxvd=n1μlen0p
z光磁效应。
x方向双极扩散n型半导体。
d≈dpp(x)=δp(0)exp(x/lp)δn(x)=δn(0)exp(x/lp)
fp(x)=dp
ddδppδp(x)dxlp
fn(x)=dp
ddδnpδn(x)dxlp
ybzxdplp
y方向的光磁电流非平衡载流子的扩散速度光磁电流密度。
dplp受到洛仑磁力。
efy=evxbz=ebz
jyp(x)=eδp(x)vyvy=μpfyjyp(x)=e
edpμplp
lpbzδp(x)
jy(x)=jyp(x)+jyn(x)jyn(x)=eδn(x)vyv=μ1fj(x)=edpμnbδn(x)
ynzyny
jy(x)=e
dplpbz(μp+μn)δp(x)
n(x)=δp(x)
y方向的漂移电流。
yyyybzxxxx漂移电流光磁电流合成电流。
yx习题：
第五章：14，17思考题：
1.扩散系数、扩散长度、少子寿命、迁移率这几个参数之间有什么关系？它们的量纲及单位是什么？
2.为什么在非平衡条件下，能用电子准费米能级来描述导带的电子分布，而不能用于描述价带的空穴分布？
3.区别平均自由时间、弛豫时间和非平衡载流子寿命的意义？4.如何区别深能级是复合中心还是陷井中心？
5.非平衡载流子从半导体表面向体内扩散时，电子和空穴的扩散速度是否相同，稳定时它们在半导体内部的分布是否相同。
第五章p-n结。
平衡p-n结特性。
zp-n结的形成及杂质分布*合金法。
alalp型n型。
n(x)nandx
n-six
xj突变结。
na>>nd
p+nnd>>nan+p扩散法。b
n(x)nandx
xxjna>ndnd线性缓变结。
xjn-six预淀积。
扩散。nand=αj(xjx)
zp-n结能带图。
空间电荷区vd电势差*p-n结能带evd势垒高度*势势垒高度的计算高度的计算evd=ecpecn
ecnefnn0=ncexpkt
ecpefnp0=ncexpkt
p型。v(x)
n型。vd
xecnefnevn
nn0ecpecn=ktlnn
p0ecpnn0=ndefp22
np0=ni/pp0=ni/na
evpk***nand,na↑vd↑
lnvd=2enieg↑,ni↓vd↑
ecpefpevp
evdecnefnevn
t=300k,na=1017cm3,nd=1015cm3
si:vd=0.7v,ge:vd=0.3v
势垒区中的载流子分布。
ec(x)ef
n(x)=ncexpkt
ecpefpevp
evdecnecn
ecnefnevn
e(x)ecn
n(x)=nn0expc
ktecpecnevd=n(xp)=nn0expnexp=np0
n0ktkt
evpev(x)efev(x)
exp=p(x)=nvexppp0ktkt
pp0np0
p(x)n(x)
nn0pn0xxpxn
evpevnevd
p(xn)=pp0exppexp=pn0p0ktktxpxn
x=enμn+epμp
半导体物理复习要点
一 填充题 1.两种不同半导体接触后，费米能级较高的半导体界面一侧带电达到热平衡后两者的费米能级。2.半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的 其导带极小值位于。方向上距布里渊区边界约0.85倍处，因此属于半导体。3.晶体中缺陷一般可分为三类 点缺陷，如线缺陷，如面缺陷，如层错和晶粒间界。4.间隙...
半导体物理作业答案
1 什么是空穴，它的有效质量 电量 速度是什么？空穴 在电子挣脱价键的束缚成为自由电子，其价键中所留下来的空位。有效质量 粒子在晶体中运动时具有的等效质量，数值等于价带顶空态所对应的电子有效质量，但符号为正，即mp mn，它概括了半导体内部势场的作用。电量 电量与电子相等但符号相反。速度 速度为价带...
半导体物理练习试题
单选题 1.电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体 c a 各处出现的概率相同。b 各处的相位相同。c 各原胞对应点出现的几率相同。d 各原胞对应点的相位相同。2.一维k空间布里渊区如图所示，请问哪一个是第1布里渊区？a a ab b c cd d 3.图中的能带图分别代表什么材料？c a 1 半...