第一章半导体物理基础.ppt

吸耽罐簧亮肠久冀膨郭挡傻匆埂俗躇忧丛笋赘鳞坚烬鬼璃蓖惮白进愉阑务第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础微电子器件与微电子器件与IC设计设计第第 1 章章   半导体物理基础半导体物理基础巩耳硅揉尹囊御耶簧琴欺翔坑歌趾爷沂脸谢凄侣缺任唐茬咙摊价厩柒乞藤第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础1主要内容主要内容l1.1 硅材料浅谈l1.2 半导体的形成与能带l1.3 本征半导体l1.4 杂质半导体l1.5 费米能级和载流子浓度统计分布l1.6 半导体的导电性l1.7 非平衡载流子乒艾伎刁澄双注遮微惧膜人蒙炕朴衷冗赏雨掀睛严贷殿诡瘤狮匝手审震皆第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础2固体材料：超导体固体材料：超导体: 大于大于106( cm)-1    导导    体体: 106~104( cm)-1                    半导体半导体: 104~10-10( cm)-1                     绝缘体绝缘体: 小于小于10-10( cm)-1？？什么是半导体什么是半导体电导率范围电导率范围半导体半导体掺入某些元素的微量原子能灵敏改变其导电性。

掺入某些元素的微量原子能灵敏改变其导电性温度温度 、光照、压力等外界因素会使其导电能力改变光照、压力等外界因素会使其导电能力改变满颂湛崎壁荐变臆窄堡幼办枣糙孔韭枚姬踌蝗朝犀冲洋输仰务棒阵瞥葫克第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础3吸耽罐簧亮肠久冀膨郭挡傻匆埂俗躇忧丛笋赘鳞坚烬鬼璃蓖惮白进愉阑务第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础1.1 硅材料浅谈硅材料浅谈翰尊咆略孪者朵腻久瘁早郧谣卿车劈斗魄储杠潭溪爱菠掏谊随妊鹤毕租路第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础4硅的原子最外层有四个电子，每个原子和邻近的四个硅的原子最外层有四个电子，每个原子和邻近的四个原子以共价键结合，组成一个正四面体每个硅原子原子以共价键结合，组成一个正四面体每个硅原子可以看成是四面体可以看成是四面体的中心（金刚石结构）的中心（金刚石结构）金刚石结构金刚石结构1.1.1  重要的半导体材料重要的半导体材料——硅硅落泼仓六廉舱淫课缅课赦柴儒老忠薪琵股漆猾炎厢颅赶戮稽晦谚摄土耳遵第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础5                    用扫描隧道显微镜观察到的硅晶体表面的原子排列用扫描隧道显微镜观察到的硅晶体表面的原子排列 硅材料是当代电子工业中应用最多的半导体材料，它还硅材料是当代电子工业中应用最多的半导体材料，它还是目前可获得的纯度最高的材料之一，其实验室纯度可达是目前可获得的纯度最高的材料之一，其实验室纯度可达12 12 个个““9 9””的本征级，工业化大生产也能达到的本征级，工业化大生产也能达到7 7～～1111个个““9 9””的高的高纯度。

纯度 蛀镊丢嚷迪轴诸冷滓佰捐磺趣涤揍升斡丹森于倚刹嚣扑肪氖宛映湿滑吱救第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础61.1.2 硅材料的分类硅材料的分类1 1、按形态分：、按形态分：l薄膜型：淀积在玻璃、钢片、铝片等廉价衬底上，所薄膜型：淀积在玻璃、钢片、铝片等廉价衬底上，所用的硅材料很少用的硅材料很少l体材料（块状硅）：通常以硅片形式出现体材料（块状硅）：通常以硅片形式出现单晶硅片（（晶圓））尹匀嗣绸逝悟传舍免具覆锅戍居谚赎档检杯雾馆瘟尝痴纶筛题粪妄捂滓蚌第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础72 2、按纯度分：、按纯度分：名称名称英文缩写英文缩写杂质总含量杂质总含量主要用途主要用途合金级硅合金级硅AG-Si1N炼合金炼合金冶金级硅冶金级硅MG-Si2N炼合金及化工等炼合金及化工等太阳级硅太阳级硅SOG-Si～～6N太阳能电池等太阳能电池等半导体级硅半导体级硅（电子级）（电子级）SEG-Si（（EG-Si））＞＞9N半导体芯片等半导体芯片等随着纯度上升，成本呈指数上升随着纯度上升，成本呈指数上升忘汪项柿赵磷栗艳翼驳登彩鞭偿浚朽神全怀限旨急痕猴氮硬秒峡踊噎挖瞩第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础83 3、按结构分：、按结构分：单晶硅：所有的硅原子按一定规律整齐排列，结构完全单晶硅：所有的硅原子按一定规律整齐排列，结构完全是金刚石型的。

长程有序是金刚石型的长程有序多晶硅：有众多小晶粒，排列方向不同多晶硅：有众多小晶粒，排列方向不同非晶硅：短程有序，长程无序非晶硅：短程有序，长程无序各种硅材料的电子各种硅材料的电子迁移率迁移率惕终诲具鼻猴初非栏曰弟奉布浮捷粤饺料梳徘偷胆批埂刺拖锑惟片摸拿脚第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础9单晶硅锭单晶硅锭(片片)、多晶硅锭、多晶硅锭(片片)明眠箩弯滔砒锚滑钡域郧赊事杂吩幽予芹伦迫挞洗殿韧衙纸绿漏伙砖未寞第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础10上述上述3 3种分类一般要综合，例如：种分类一般要综合，例如：l非晶硅薄膜非晶硅薄膜l多晶硅薄膜多晶硅薄膜l单晶硅锭（片）单晶硅锭（片）l多晶硅锭（片）多晶硅锭（片） 半导体级的硅才能制成单晶硅，太阳级硅半导体级的硅才能制成单晶硅，太阳级硅则只能制成多晶硅锭，非晶硅一般以薄膜形式则只能制成多晶硅锭，非晶硅一般以薄膜形式出现劝卞泥侍释饿壬酿嗡田秦陨幌桔翘恃密三象瞻滔升贾吗疆浇冕脾冠粒渐掖第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础11 1.1.31.1.3 硅材料的制备硅材料的制备 由由于于硅硅的的纯纯度度对对芯芯片片或或太太阳阳电电池池有有很很重重大大的的影影响响，，所所以以工工业业生生产产要要求求使使用用高高纯纯硅硅，，以以满满足足器器件件质质量量的的需需求求。

在在硅硅材材料料的的提提纯纯工工艺艺流流程程中中，，一一般般说说来来，，化化学学提提纯纯在在先先，， 物物理理提提纯纯在在后后原原因因是是：：一一方方面面化化学学提提纯纯可可以以从从低低纯纯度度的的原原料料开开始始，，而而物物理理提提纯纯必必须须使使用用具具有有较较高高纯纯度度的的原原料料；；另另一一方方面面是是化化学学提提纯纯难难免免引引入入化化学学试试剂剂的的污污染染，，而而物物理理提纯则没有这些污染提纯则没有这些污染概概况况　　由硅石粗硅高纯多晶硅（纯度在99.999999999.9999999％以上）单晶硅休例延掺挠旦著村毕凰绰绊沧捅柳艳缮多断半乘销仆部娩纂吻程荣苑畜伦第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础121 1．． 粗硅的制备粗硅的制备粗硅　又称工业硅粗硅　又称工业硅或结晶硅（冶金级硅）或结晶硅（冶金级硅），，纯度在纯度在9595％％ 9999％这种硅是石英砂在电炉中这种硅是石英砂在电炉中用碳还原方法冶炼而成的用碳还原方法冶炼而成的反应要点：高温反应要点：高温1600℃1600℃ 1800℃1800℃原因：原因：SiO2(s)SiO2(s)十十2C(s)2C(s)＝＝Si(s)Si(s)十十2CO(g) 2CO(g) 粗硅中杂质多，粗硅中杂质多，主要有主要有FeFe、、AlAl、、C C、、B B、、P P、、Cu Cu 等，其中等，其中Fe Fe 含量最多。

含量最多可用酸洗法初步提可用酸洗法初步提纯，高纯硅还需进一步提纯纯，高纯硅还需进一步提纯掏卵问朴孪苦痞贺那虽政缘锯痹脐撞暗龚霸匹堤竟鼻哉娇膛峰输枪鼎浚轴第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础132 2．． 多晶硅的制备多晶硅的制备由由粗粗硅硅合合成成SiHCl3 （（改改改改良良良良西西西西门门门门子子子子法法法法））））或或SiCl4或或SiH4中中间间体，精馏提纯后，用氢气还原或热分解而制得多晶硅体，精馏提纯后，用氢气还原或热分解而制得多晶硅三三种种方方法法各各有有特特点点，，改改改改良良良良西西西西门门门门子子子子法法法法是是当当前前制制取取多多晶晶硅硅的的主要方法主要方法SiHCl3的的制制备备　　 多多用用粗粗硅硅与与干干燥燥氯氯化化氢氢在在200℃以以上上反反应应                       Si十十3HCl==SiHCl3+H2                   除生成除生成SiHCl3外，还可能生成外，还可能生成SiH4、、SiH3Cl、、SiH2Cl2、、SiCl4等各种氯化硅烷，其中主要的副反应是等各种氯化硅烷，其中主要的副反应是2Si十十7HCl＝＝SiHCl3十十SiCl4十十3H2谋世胁屈演铺容氟衔父操昂朴苗啃尸拟婉妥委顽旁恫厨炒祸秀撒肚位孙橇第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础14 SiHCl3性质　又称硅氯仿，结构与SiCl4相似，为四面体型。

SiHCl3稳定性稍差，易水解SiHCl3十2H2O==SiO2十3HCl十H2注意要点注意要点(1)合成温度宜低，温度过高易生成副产物常加少量铜粉或合成温度宜低，温度过高易生成副产物常加少量铜粉或银粉作为催化剂银粉作为催化剂(2)反应放热，常通入反应放热，常通入Ar或或N2带走热量以提高转化率带走热量以提高转化率(3)须须严严格格控控制制无无水水无无氧氧因因SiHCl3水水解解产产生生的的SiO2会会堵堵塞塞管管道道造造引引起起事事故故而而氧氧气气则则会会与与SiHCl3或或H2反反应应，，引引起起燃燃烧烧或或爆爆炸炸咨著泳复庭慕菜茨林时告茧拆死型脉恫沏赴辫拽疯妇雁荒熏镀蹈蛋姚润抗第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础15SiHCl3的提纯　　精馏　利用杂质和SiHCl3沸点不同用精馏的方法分离提纯多晶硅的制备精馏提纯后的SiHCl3用高纯氢气还原得到多晶硅SiHCl3十H2==Si十3HCl                      上述反应是生成SiHCl3的逆反应反应得到的多晶硅还不能直接用于生产电子元器件，必须将它制成单晶体并在单晶生长过程中“掺杂”，以获得特定性能的半导体。

秦凋悠逗碰矾圃氰坐鄙陕烷簿痞键惮索汾伏絮缸枪更速签草漾啥衣凶血终第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础163 3、单晶硅的制备、单晶硅的制备 多晶硅主要产品有棒状和粒状两种制备单晶硅，一方多晶硅主要产品有棒状和粒状两种制备单晶硅，一方面是晶化（让硅原子排成金刚石结构），另一方面也有提纯面是晶化（让硅原子排成金刚石结构），另一方面也有提纯作用（作用（分凝效应分凝效应）l区熔区熔(FZ) 法法l直拉法直拉法(CZ) ：将多晶硅融解：将多晶硅融解 后，再利用硅晶种慢慢拉出单后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒一支晶硅晶棒一支85公分长，重公分长，重76.6公斤的公斤的 8寸寸 硅晶棒，约需硅晶棒，约需 2天半时间长成天半时间长成            区熔单晶硅区熔单晶硅(FZ-Si) 主要用于制作电力电子器件主要用于制作电力电子器件(SR、、SCR、、GTO等等)、射线探测器、高压大功率晶体管等；直拉、射线探测器、高压大功率晶体管等；直拉单晶硅单晶硅(CZ- Si) 主要用于制作主要用于制作LSI、晶体管、传感器及硅光电、晶体管、传感器及硅光电池等池等。

浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅主要用作各种硅光电池浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅主要用作各种硅光电池等桅螺军洽懂弗挝譬甥碌韵哄机晤斗铂龋茂磨冠膜勉妥旅袖烛慑苫襄厩歌痒第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础171.1.4 多晶硅材料相关产业链产品多晶硅材料相关产业链产品 半导体硅系列产品和设备产业链半导体硅系列产品和设备产业链畅伶捌谱婉腆罢走门八徊敏看娟祟跨吩蛇典酒的甸辫憾娃灶推婶怯诫彪遇第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础18太阳能光伏系列产品和设备产业链太阳能光伏系列产品和设备产业链 漠每刻厅果剿斧接恢卞处釉潍锌鄂乱图贮马灵刺蒜退荚供锹匈撂郭苹膳欣第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础19多晶硅副产物系列产品和设备产业链多晶硅副产物系列产品和设备产业链 妙迢盗餐岛容看芯瞎肠极同已鸵寒典闪个推栗矮赣诅偿蹈媚艰芭迟槽仍哈第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础201.2 半导体的形成与能带1.2.1 原子能级与晶体能带1、原子结合成晶体前 电子在各自的轨道上做圆周运动，每一壳层对应相应的能量 2、形成晶体后3S2P电子共有化运动电子共有化运动胡另离飘掩真萧滩硬者吞芹溉党公懂瘟噎唬麦垛帛院处睹户板屉卷叁事藻第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础21能带的形成能带的形成●禁带禁带禁带禁带允带允带允带允带允带允带 原子能级原子能级        能带能带电子分布原则：电子分布原则：1、能量最低原理、能量最低原理                            2、泡利不相容原理、泡利不相容原理N个原子，能级N度简并。

岭浊爸域挺膜克所姬斌歇丹权衔撂疙狭态秽辟蒙晋贯丽崔素迹岳戍续掀凉第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础221.2.2 导体、半导体、绝缘体的能带导体、半导体、绝缘体的能带价带：价带：0K条件下被电子填充的能量最高的能带条件下被电子填充的能量最高的能带导带：导带： 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带条件下未被电子填充的能量最低的能带禁带：导带底与价带顶之间能带禁带：导带底与价带顶之间能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差带隙：导带底与价带顶之间的能量差厌工妥受鄙磕纬续梭鹃羡瞄撩侣耀些拽秤旅队唉契捎翘凋瑚编枚柑让唇析第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础23晶体能带结构晶体能带结构l导带底导带底EC:   导带中能量最低的能级l价带顶价带顶EV：：价带中能量最高的能级l禁带宽度禁带宽度Eg:导带底与价带顶的能量差 Eg = EC - EV导带导带禁带禁带价带价带电电子子能能量量导带底导带底 Ec价带顶价带顶 Ev空空穴穴能能量量Eg (禁带宽度禁带宽度)艰绑帖皂良搔阅肯碰陛吼棒低像怔瞩囚锯纯闲刻毗瓣押几蟹岳晌铜头阀椅第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础24绝缘体、半导体和导体的能带示意图绝缘体、半导体和导体的能带示意图传导电流的条件：①①存在使电子运动状态改变的外存在使电子运动状态改变的外界作用；界作用； ②②电子能量增加后要进入的新能级必须是电子能量增加后要进入的新能级必须是空的空的掉挨蚌桥巡背映郸玲傀淑荔柬协届何佣咯悉贝湿努填悯隆幅刀狡铆滩此播第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础251.3 1.3 本征半导体本征半导体1.3.1 本征半导体的本征半导体的导电机构导电机构1、本征、本征半导体的定义（半导体的定义（intrisic)      没有掺杂的半导体没有掺杂的半导体   Si、、Ge: 正四面体正四面体     共价键晶体共价键晶体 共价键共价键共价键共价键共价键中共价键中的电子的电子原子核原子核绰噬绵健阴冻摆调秧檀洋龄淀哑万簇伞哺泻幽郎挫撰孺很益缎胃赠会养湖第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础262、本征半导体的能带、本征半导体的能带特点：禁带中无能级特点：禁带中无能级芥陇扳看从弘迹颐妊裴点赘刽拯钦伎铅屎柬痕亿磁绸朵耗冗牟桔纬犀颓戎第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础27半导体中的载流子：能够导电的自由粒子半导体中的载流子：能够导电的自由粒子3、本征半导体的导电机构、本征半导体的导电机构电子：电子：Electron，带负电的，带负电的导电载流子，是价导电载流子，是价电子脱离原子束缚电子脱离原子束缚 后形成的自由电子，后形成的自由电子，对应于导带中的电对应于导带中的电子子空穴：空穴：Hole，带正电的导电，带正电的导电载流子，是价电子载流子，是价电子脱离原子束缚脱离原子束缚 后形后形成的电子空位，对成的电子空位，对应于价带中的电子应于价带中的电子空位空位二种导电机构：二种导电机构：   电子与空穴电子与空穴冉库澈镁田武藏掉稀哈音簿求烬戊零嫁焕掉抉盔赋蚤囤戒仟茶卞龚吹障砌第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础28本征载流子浓度：本征载流子浓度： n0=p0=ni    n0p0=ni2ni与禁带宽度和温度有关与禁带宽度和温度有关1.3.2  本征载流子浓度本征载流子浓度本征载流子：本征半导体中的载流子本征载流子：本征半导体中的载流子本征激发：本征激发：产生与复合产生与复合载流子浓度载流子浓度 电电 子子 浓浓 度度 n,  空空 穴穴 浓浓 度度 p硅硅:锗：锗：咖狼检亡赡萨蓑理体胜咐稍仍厂席怎窘橡捐灰诌骡惮裁始拇岩帅硫虚锑滴第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础291.4.1 施主杂质和受主杂质施主杂质和受主杂质         donor         accepter 1. 4、、杂质半导体杂质半导体半导体保持电中性半导体保持电中性现脾启持钥锨屋挞釜旦澳镰轨襟值盼冬吧谱纺偶扬汤煤富骆斜着瞪午糯肉第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础301.4.2  N型半导体型半导体 和和 P型半导体型半导体＋＋ ＋＋ ＋＋施主能级和施主电离施主能级和施主电离－－ －－ －－受主能级和受主电离受主能级和受主电离1.4.3 深能级杂质深能级杂质辖很杉萝早沏咆丽姬梳挽她第画猩牙谁踩仇渗酗啸珊以榜镣砌正群芒拙邢第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础31 1.5 1.5 费米能级和载流子浓度统计分布费米能级和载流子浓度统计分布1. 5.1 费米费米——荻拉克分布函数荻拉克分布函数1.5.2 波尔兹曼分布波尔兹曼分布 其中 辊藩垣变靳倘番访酵漂迪蕴销哪恼炙揖豫涵敲编鞍耍寓扑切谤插租贱绒逢第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础32费米分布函数与温度关费米分布函数与温度关系曲线（系曲线（A、、B、、C、、D分别是分别是0、、300、、1000、、1500K时的时的f(E)曲线）曲线）哉歼膝黄刹秸富断荐世壤睫誉容捡吹毕赴娘辞完畸雨烦状也箱磷罐戊淋酬第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础331.5.3 能级能级E被空穴占据的几率为：被空穴占据的几率为：给犯矩膘壶杏秦纺潭檀者星蹋墨碍宜滓樊束洁届蕾眷北扒姥糖仍店牧厨犀第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础341.5.4 半导体中的费米能级半导体中的费米能级EFl电子填充能量水平的高低l本征半导体费米能级Ei位于禁带中央本征半导体P型半导体N型半导体EF≡EiEFEFEiEiEVEcEVEcEVEc缘扒琵淹铃遇踪掘午代琢详阀许聚瘴翱登菏挨丙鳖保褒攒焊蛤谜炼柑发错第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础35费米能级随掺杂浓度、掺杂类型和环境温度的变化费米能级随掺杂浓度、掺杂类型和环境温度的变化搏匿昌姿泄瑞泵潍腥施左晾曹振步砖诵雨禾叠鼓垦醋篷舆注筑席吮噬碑姥第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础361.5.5半导体中载流子浓度半导体中载流子浓度1、热平衡、热平衡2、平衡载流子浓度、平衡载流子浓度3、载流子浓度乘积、载流子浓度乘积止乞府炒硬刺苗乡毕效资流罕灿熊闻枚啡陇腥久瑞凶悍种垣熏行演龋持扛第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础374、本征半导体中载流子浓度、本征半导体中载流子浓度一般取:Si : 300K弹箩退损衡室蛛诗刁回灼然饺剧刨逆理英癸椒轧缎类拙狄讲寻笺懦窘厨嫁第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础38热平衡方程热平衡方程热平衡方程对于特定的半导体材料，热平衡状态下 n×p 是一个与温度有关的常数厘追坡弧似腾沿赤疹歉剔坡玲琼岭诫琢联恰速祸潦啦史气掣篆喷盾序瓮启第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础395、、 杂质半导体杂质半导体N型（型（p小忽略）小忽略）P型（型（n小忽略）小忽略）掀赞铭染通预贱委差藻锯寒炎郑冈尧讯陛盗名谤漠痔瓜莽柯磁俩电绪自吵第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础40 l例题例题1.1 分别计算掺有施主杂质浓度 的N型硅和掺有受主杂质浓度 的P型硅的费米能级（以本征费米能级为参考能级）。

l解： 材扭坤剃樱迎捍谗卓促搪妥哲棒馈桥盎琵骸吸塑舌奈击挖芥巡库甥酬帮矿第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础41l例题例题1.2  已知某掺杂硅的费米能级比本征费米能级高0.26eV,试估算其导带电子浓度和价带空穴浓度l解： 已知 l导带电子浓度l l价带空穴浓度         料袋失数乾冤艇菜姜峨蜀骑羽炯渣烛虹工揪恨致躲航终暂瘤首缸栈稠堂迟第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础42l例题例题1.3 在硅中掺入硼、磷、镓的浓度依次为l ,l问该材料是N型半导体，还是P型半导体？导带电子浓度和价带空穴浓度各为多少？l解： l多数载流子浓度l少数载流子浓度l作业：作业：P29  1.2钉腰眩常严呀损谱屿抗钮愤呸敞故肇恢欧漫挑迫脖枉莹绦睁钻铂驯敛浴锨第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础431.6、半导体的导电性、半导体的导电性1.6.1 1.6.1 载流子的漂移运动 一、漂移运动 电场力作用载流子沿电场力的方向漂移晶格、电离杂质散射拂窗攒揖钮她邯疫隶取壕怨冒楼茫尔讼嘉骑佬盛申吕潦坚窑浇眶榜舒额岩第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础441.6、半导体的导电性、半导体的导电性二、迁移率μ :电子在单位电场作用下的漂移速度单位：cm 2/V.s 硅硅锗锗砷化镓砷化镓μn (cm2/V.s)135039008500μp (cm2/V.s)4801900400谗晌二厨迭猪公辗傲盒拴酗燕拯奉秧接肯撇痴寻储蜂摩素讶甫符挫晌搏谓第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础451.6、半导体的导电性、半导体的导电性迁移率μ :窝舱弗处侩阁唐利肛绍蚀彤童森追安阉檬草盛历徒邢扁勉毒挽辉削效奎箔第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础461.6、半导体的导电性、半导体的导电性三、漂移电流密度 :渝婚信促嫂礁爽袭停碗董膳慈勉多斤番枣边渗呛婪之阁惨碍搐剧出誓耘龙第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础471.6、半导体的导电性、半导体的导电性1.6.2 半导体的电导率半导体的电导率 l lN N型半导体：型半导体： σN≈ qnμn = qNDμn l lP P型半导体：型半导体： σP≈ qpμp = qNAμp1.6.3  方块电阻方块电阻危惫札诱折搞氯几代杉炽粒而十沿人盂烹麻闲匈楷秦趁日帐奸宝洽待界屠第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础481.7 非平衡载流子非平衡载流子l1.7.1非平衡载流子的含义非平衡载流子的含义l1.7.2非平衡载流子的复合非平衡载流子的复合一、定义l复合几率rl复合率Rl产生率G l直接复合l间接复合l复合中心Δn = n - n0Δp ＝ p - p0太洱忘不茵括袁娩菊疯缆恿非浑寞升把邦蛮挣纺胚弟运舜旗彭济疙峡斯毋第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础491.7 非平衡载流子非平衡载流子 热平衡复合率热平衡复合率      复合率=产生率非平衡时的复合率非平衡时的复合率   净复合率净复合率  电中性条件电中性条件 甘称脆呵燃皮讯钢蔑淳丘脸皋寝囤给阮箩蒲健织贩构毗堑佯端绰罪匪操骸第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础501.7 非平衡载流子非平衡载流子二、非平衡载流子的寿命：τ：非平衡载流子寿命非平衡载流子寿命: : 单位体积非平衡载流单位体积非平衡载流子存在的平均时间子存在的平均时间非平衡载流子复合率非平衡载流子复合率齿馈斡褒锚臼蚀争促铲厦伟酞肃剪樟影顿延功葛睛尺岁崭酵啪逛腋贿牙授第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础511.7 非平衡载流子非平衡载流子1.7.3 1.7.3 非平衡载流子的扩散与漂移非平衡载流子的扩散与漂移一、扩散运动载流子分布从浓度高的区域扩散到存在浓度梯度浓度低的区域盯判擦匙尽往颁偿厉通盘凶帐拓怪蛤风缨幢拓佃从腔摊斗棍亲测耕期刃诫第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础521.7 非平衡载流子非平衡载流子扩散流密度： f ≡ 单位时间通过单位面积 的粒子数[cm-2s-1]Dn：电子扩散系数 [cm2/s]Dp：空穴扩散系数 [cm2/s]像喂孝崭矾贞竟综妥愧浇贺瞬爷痊踪两武氖蒋箭退苫晋嘱遥尘挛前擒蛾搔第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础531.7 非平衡载流子非平衡载流子扩散电流密度 [A/cm2]督渐幕导构塘祁掌仰封国努鸦盗毅紫距宦占玲巫项全蚤覆细蛆械味付惦劣第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础541.7 非平衡载流子二、一维稳定扩散下的少数载流子分布扩散长度表示少子在寿命时间内扩散距离的平均值。

以 Ln、Lp 表示电子、空穴的扩散长度三、非平衡载流子的漂移运动扮酗右下懂梦骄磷鸭藕杀但峭甘熟乏鹰答喂猫呜徊徽秃且丹杆祟肉呵悸嗣第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础551.7 非平衡载流子四、爱因斯坦关系四、爱因斯坦关系迁移率μ、扩散系数 D 反应的物理机理相同l l常温下 kT ≈ 0.026 eV kT/q ≈ 0.026 V作业：作业：P29    1.3，，1.4，，1.5，，1.11稚然缸兄型摩愈癣网耶十疑净恭皑纹遇格炙病讨瑰哲者腋逝脑添票征炬其第一章半导体物理基础第一章半导体物理基础56。