1、半導(dǎo)體第五次討論課,2013級(jí)物理基地 劉揚(yáng)洋,若半導(dǎo)體中非平衡載流子濃度不均勻，同時(shí)又有外加電場(chǎng)的作用，載流子要同時(shí)做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)。,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 漂移運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散電流 漂移電流,1、載流子的漂移運(yùn)動(dòng),外加電場(chǎng)，電子漂移電流密度為 空穴漂移電流密度為,漂移電流：電子、空穴電流都與電流方向一致。 是漂移率，單位電場(chǎng)作用下的漂移速度,除了平衡載流子以外，非平衡載流子對(duì)漂移電流有貢獻(xiàn)。,圖示n型的均勻半導(dǎo)體，x方向加一均勻電場(chǎng)，表面處光注入非平衡載流子。,少數(shù)載流子空穴電流密度為,電子電流密度為,通過(guò)對(duì)非平衡載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的討論，明顯看出，遷移率是反映載流子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)難易程度物理

2、量，而擴(kuò)散系數(shù)反映存在濃度梯度時(shí)載流子運(yùn)動(dòng)難易程度。,2、愛(ài)因斯坦關(guān)系(n型半導(dǎo)體為例),2.1 濃度梯度引起內(nèi)建電場(chǎng) 熱平衡狀態(tài) 摻雜不均勻的n型半導(dǎo)體 n0(x)梯度引起擴(kuò)散電流 電中性條件被破壞，引起 內(nèi)建電場(chǎng)。 考慮漂移電流,n=n0(x),電子（空穴）擴(kuò)散電流密度,電子（空穴）漂移電流密度,電子（空穴）漂移電流密度,平衡時(shí)，不存在宏觀電流，因此電場(chǎng)的方向必然 使反抗擴(kuò)散電流，是平衡時(shí)電子的總電流和空穴的 總電流分別為0。,(1),注意: 當(dāng)半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場(chǎng)時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)各處電勢(shì)不相等,是x函數(shù)，寫(xiě)為V(x),則,(2),在考慮電子能量時(shí)，必須計(jì)入附加的靜電勢(shì)能（-qV（x）。,對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，導(dǎo)帶底的能量是變化的,EC(x)=EC(0)+(-q)V(x),電子的濃度,(5-121),求導(dǎo)得,(3),將(2)， (3)代入(1)得到,得到,(5-123),非簡(jiǎn)并情況下，愛(ài)因斯坦關(guān)系式：,歸納： 1、該關(guān)系適合于平衡，非平衡非簡(jiǎn)并情況； 2、非均勻載流子濃度會(huì)引起擴(kuò)散； 3、由于載流子