載流子的擴(kuò)散運(yùn)動PPT課件

.,1,半導(dǎo)體物理載流子的擴(kuò)散運(yùn)動,.,2,擴(kuò)散,粒子無規(guī)則的熱運(yùn)動引起粒子由高濃度向低濃度擴(kuò)散有規(guī)則的運(yùn)動,.,3,非平衡載流子擴(kuò)散,均勻摻雜的n型半導(dǎo)體，由于電中性的要求，各處電荷密度為零，載流子均勻分布沒有濃度差異，不會發(fā)生載流子的擴(kuò)散運(yùn)動。適當(dāng)波長照射n型半導(dǎo)體，在n型半導(dǎo)體表面薄層內(nèi)產(chǎn)生非平衡載流子，n型半導(dǎo)體內(nèi)部非平衡載流子很少，既非平衡載流子由于濃度差由外向內(nèi)擴(kuò)散。,.,4,空穴擴(kuò)散運(yùn)動,一維情況下以空穴的擴(kuò)散運(yùn)動為例：擴(kuò)散流密度：（單位時間通過單位截面積的粒子數(shù)）,.,5,擴(kuò)散定律,比例系數(shù)Dp稱為空穴擴(kuò)散系數(shù)，它反映了非平衡少數(shù)載流子擴(kuò)散本領(lǐng)。負(fù)號表示空穴自濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。,.,6,一維條件下穩(wěn)態(tài)方程擴(kuò)散方程,單位時間在單位體積內(nèi)積累的空穴數(shù)：單位時間單位體積內(nèi)積累的電子數(shù)穩(wěn)態(tài)時，積累=損失,.,7,一維穩(wěn)態(tài)方程的普遍解：其中Lp標(biāo)志著非平衡載流子深入樣品的平均距離，成為擴(kuò)散長度。,.,8,樣品足夠厚：x趨于無窮大，p=0。因此，B=0。即：當(dāng)x=0時，將他帶入上式，得到A=擴(kuò)散流密度:,.,9,樣品厚度一定：樣品厚度為W，在x=w處，p=0，x=0處，將兩個條件帶入穩(wěn)態(tài)方程普遍解得到：兩方程聯(lián)立得到：,.,10,當(dāng)W遠(yuǎn)小于p時，上式可簡化為：濃度梯度：擴(kuò)散流密度：,.,11,三維情況下濃度梯度矢量為。載流子在各個方向的擴(kuò)散系數(shù)相同，擴(kuò)散定律的形式：單位體積內(nèi)空穴的率：單位時間在單位體積內(nèi)由于復(fù)合而消失的空穴數(shù)：,.,12,擴(kuò)散電流密度,空穴的擴(kuò)散電流密度：電子的擴(kuò)散電流密度：,.,13,球坐標(biāo)下空穴擴(kuò)散運(yùn)動,球坐標(biāo)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程：令得到衰減解為：沿徑向的擴(kuò)散密度在數(shù)值等于：,.,14,上式與樣品足夠厚擴(kuò)散密度相比較：探針注入擴(kuò)散密度式子中多了一項表明離子注入效率要高很多。原因為:平面情況下，濃度梯度完全依靠載流子進(jìn)入半導(dǎo)體內(nèi)的復(fù)合；球?qū)ΨQ情況下，徑向運(yùn)動引起載流子的疏散，造成