4.1載流子的漂移運動和遷移率4.2載流子的散射4.3遷移率和雜志濃度和溫度的關系4.4電導率4.5強電場下的效應第四章半導體的導電性電子器件是通過載流子的輸運實現信息的處理和存儲的，因此，了解載流子的輸運規律（漂移和擴散）是研究半導體器件性能的基礎。重點：

遷移率(Mobility)

散射(Scatteringmechanisms)

——影響遷移率的本質因素漂移電流與擴散電流弱電場下電導率的統計理論§4.1載流子的漂移運動遷移率重點:

漂移運動擴散運動遷移率2一、散射與漂移運動加上外電場E的理想:載流子定向運動，即漂移運動。漂移運動3在嚴格周期性勢場（理想）中運動的載流子在電場力的作用下將獲得加速度，其漂移速度應越來越大。結論4實際中，見到：在理想周期性勢場作用下，載流子做自由運動。但任何破壞嚴格周期性勢場的因素都將使載流子遭受散射，從而使得載流子在電場作用下的加速運動的最大速度（漂移速度）受到限制。碰撞或散射，改變了粒子的速度特性--電子的微觀運動5存在破壞周期性勢場的作用因素：如：*雜質*缺陷*晶格熱振動

散射62、遷移率

假設討論的是n型半導體，電子濃度為n0，在外電場下通過半導體的電流密度7遷移率的意義：表征了在單位電場下載流子的平均漂移速度。它是表示半導體電遷移能力的重要參數。多子濃度決定電導率8同理，對p型半導體多子濃度決定電導率9T=艙30敬0勒K時，確低摻僅雜濃獵度下糾的典攝型遷買移率雅值Si撞13搜50黎4連80Ga北As汗8炸50塵0私40碧0Ge蛙3筑90鞏0逐19項0010例1蠅：在急一定車溫度圖下，個相同杠電阻系率的n型Ge和Si半導歇體(踢)，哪鑼一個哲材料憑的少托子濃貧度高扒？為吸什么鋤？11對一伴般半搏導體12對本常征半司導體§4橡.2鏟載納流向子挑的猴散吃射重點散射芝使睜遷移奸率減匯小散射黑機構絮即各四種散鑰射因象素131、元載流谷子散墓射（1扣）載孝流子儀的熱灘運動自由航程l：相鄰季兩次危散射剖之間吩自由祖運動累的路勢程。特點敏：完竿全隨圍機的按照叮統計勝物理繡規律姿，電姐子的閣動能案滿足熱平墊衡時妄，陽由于芳電子匆的熱闖運動暫是完吧全隨銳機，拆故凈復電流朽為零劇。在齡此過湊程中軍，將前遭受訂各種挎散射盈。14平均擇自由才程：連續代兩次病散射飼間自墨由材運鐘動的素平均寬路程板。15（2庸）、喚載流購子的念漂移情運動16在外賤電場壁作用釘下，厲實際指上，瘦載流勉子的聰運動賽是：熱運塘動+兼漂移譽運動電流I散射沒幾率P散射勾幾率唯：單武位時知間內梨一個撓載流涌子被壇散射糟的次非數172、敘半導疏體的阻主要絮散射尚機構電離剩雜質妖散射晶格征振動困散射等同濕能谷奪間的外散射中性旺雜質筆散射位錯開散射載流同子與南載流呆子間焦的散闖射181）電離脾雜質緊散射（即畢庫侖土散射白）散射夫幾率Pi∝NiT-3辜/2Ni：為雜挪質濃顫度總魔和。192）晶格偉振動賭散射有N個原致胞的鴉晶體女有N個格引波波抵矢q一個q=螺3支光股學波(高頻)+斬3支聲勇學波(低頻)振動承方式:3個光甘學波=1個縱裕波+2個橫汁波3個聲酸學波=1個縱牲波+2個橫膽波格波抽的能圾量效池應以hνa為單盤元聲子20晶格勇振動哭散射俱特點圓：各攪向同節性。a、聲學輪波散效射：Ps∝T3/桐2舉例：Ge窩、S競ib、光學土波散辛射：Po∝[停ex誓p（萄hv潑/k0T）雨]-1舉例：Ga墻As213)其它蒜散射碗機構（1穩）等先同能拔谷間史散射——高溫蓄下顯袋著谷間特散射：電子忽在等乏同能緣瑞故中融從一芳個極嫌值附虎近散射到供另一地個極靠值附畫近的自散射割。分類想：A、彈性藏散射B、非彈畝性散特射22（2歐）中您性雜逃質散釀射——在低碼溫下未重摻雪雜半咬導體中記發生.（3慰）位放錯散慶射——位錯趕密度>1龍04cm-2時發生具糊有各浩向異欄性的漢特點.（4肯）載流猶子與欠載流翻子間冶的散謠射——在強謎簡并弦下發聰生23§4.3家遷擊移率孝與雜話質濃永度和警溫度貸的關不系242526電子淹在電右場的束作用伍下（蜻沿電樣場反思方向而）定匠向運日動，參這種露運動花就叫碼漂移洲運動烤。EcEvEFE散射27遷移女率與黃有效皆質量舊的關呈系：社對等嗓能面迅為旋末轉橢福球面喪的多遣極值夫半導莊體，壞沿晶透的不餅同方怒向有挪效質脆量不嗚同，符故28為電芽導遷碰移率血，遷支移率續與有撤效質棗量的眨關系答應表尿征為mc為電亞導有州效質虧量：結論蒙：對壇多能膚谷半族導體烈，遷校移率濤中的有效屆質量飲應采狼用電堤導有盛效質幅量29對于敬電子搶和空帳穴，燒如設箭兩者平均碑自由儀時間公相同聲，303132Si在3趟00K下的電子吐遷移賢率和空穴柜遷移瓦率電子死的遷燭移率牲大于撐空穴薦的遷礦移率掌，是晚因為刺電子解的有塵效質洽量小旁于空貧穴的瞞有效慶質量謙。因此邁，提東高載蛙流子運的遷閥移率劉的主典要方歲法有秤：（1字）減識小有攻效質病量（統改變咱能帶乎結構涌）（2蘇）減點小散劑射幾么率33重摻年雜Si的空神穴遷逢移率231Nii-m電離修雜質廈散射峰占主宿導晶格孩振動催散射榮占主田導T34§4款.4騾電煉阻率阿及其君與雜屆質托濃狼度和寇溫度暫的關叉系3536372.桃電阻澇率隨小溫度申的變疾化38(2顧.2銹)雜銳質半烏導體雜質勁離化蒼區產過渡切區閥高畫溫本鳳征激敢發區部分盲電離逆區全非秩本征鑰區餃本征村區39例誓題道講解例2守：證往明當謀且布電子允濃度西和市空穴民濃度齒時，路材料降的電對導率畜最小資，并且求喜的瞇表達俱式。證明色一：4142根據定柯西巨不等餃式，冷當a=大b時，所以43證明閣二：例3腔：分別北計算汁摻有要下列弊雜質奪的Si蠅，在室盈溫下悶的載做流子腸濃度該、遷擁移率道和電澡導率頌：（1撥）2撥×1耗015cm-3的B；（2避）2×惹1015cm-3的B+緊3×1懷015cm-3的P。解:(漫1)在室求溫下NA=2×探1015cm-3>1左0ni故雜針質全劃電離槍,有p0=綱NA=2×挨1015cm-3所以n0=ni2/喪p0=(燙1.肝5×1探010)2/2×合1015=1階.1煌25×1粘05(cm-3)44由Ni=娛NA=2×頸1015cm-3查圖勇4-炎14督得到45在室揭溫下ND*=部ND-NA=1×1擴015cm-3>1蟻0ni故雜槐質全腿電離把,有n0=察ND*=煎1×1理015cm-3所以p0=ni2/n允p0=(韻1.削5×1遞010)2/1×1壩015=2殊.2挺5×1破05(cm-3)46由Ni=測NA+呈ND=姓5×1足015cm-3查圖睛4-躍14瓶得到47答：（1帶）在室撞溫下攀的載憲流子盲濃度毒分別哀是p0=2×末1015cm-3和n0=1恩.1月25×1逝05(cm-3);廁空穴慮和電杠子遷到移率紡分別篩是4閘40cm2/V樂s和1舍20友0cm2/V石s,電導褲率為脂.（2耍）在室濕溫下鉗的載聯流子著濃度卵分別從是n0=1.歪0×丈1015cm-3和p0=2應.2際5×1吧05(cm-3);直空穴癢和電雷子遷斧移率你分別拉是4廚20cm2/V聾s和1鎮80怖0cm2/V牲s,電導仆率為繁.48§4咽.5噴波棵爾茲共曼方接程漸電導銹率的抽統計權理論重點：分布夜函數f滿足說的方聲程49fB：熱平乘衡狀孫態下纏的分洽布函盯數50f=桂f（科k，貴r，頸t）嚇：非平孝衡態愛的分金布函剃數影響抖分布牢函數伯的因趁素：（1仁）外逝場——漂移（2就）散慎射機釀構——散射1、地Bo乓lt海zm長an馬n方程5152因此甚，得凱到非鐮平衡凈態下Bo輸lt豆zm砍an恭n方程植的一紗般形閉式：53討論汪：54552、銷馳豫韻時間環近似穩定乳狀態鈴時，引如果獎分布倡函數f與平速衡時辱的f0偏離礦不大減，則由既（4蒜）所塘作的沉近似臟描述元的由槍非平報衡態委向平囑衡態睜恢復貨的過同程就堤稱為駁馳豫條時間飯近似做。完換成馳桃豫過拼程所如需要翻的時境間就刷叫馳配豫時這間563、口弱場概近似榜下遷類移率距的統液計表愚達式575859§4秋.6溪強電薄場下帥的效雙應板熱煎載流樹子（昌自學仔）速度孤隨電崖場線形減變化的關韻系只闊在弱場下成釣立。脖其成授立條賤件是鮮：受所電場秀加速霉的載鋼流子竊仍然途能與妨晶格祝處于赴熱平尸衡。高場下