半导体物理基础(5)扩散运动.ppt

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1、5.5非平衡载流子的扩散（Diffusion）运动（1）扩散运动与扩散电流（diffusioncurrent）考察p型半导体的非少子扩散运动沿x方向的浓度梯度电子的扩散流密度Dn---电子扩散系数（electrondiffusioncoefficients）---单位时间在小体积Δx·1中积累的电子数扩散定律----在x附近，单位时间、单位体积中积累的电子数稳态时，积累=损失稳态扩散方程三维球坐标若样品足够厚若样品厚为W（W∞)并设非平衡少子被全部引出则边界条件为：∆n(W)=0∆n(0)=(∆n)0得当W<

2、Sn=常数空穴的扩散电流密度电子的扩散电流密度扩散电流密度在光照和外场同时存在的情况下:（2）总电流密度（3）EinsteinRelationship（爱因斯坦关系）平衡条件下：最后得同理5.6连续性方程指扩散和漂移运动同时存在时，少数载流子所遵守的运动方程以一维n型为例来讨论：光照ε在外加条件下，载流子未达到稳态时，少子浓度不仅是x的函数，而且随时间t变化：*空穴积累率：空穴的扩散和漂移流密度空穴积累率复合率其它产生率------连续性方程讨论（1）光照恒定（2）材料掺杂均匀（3）外加电场均匀（4）光照恒定，且被半导体均匀

3、吸收对于p型半导体：应用举例1用光照射n型半导体，并被表面均匀吸收，且gp=0。假定材料是均匀的，且无外场作用，试写出少数载流子满足的运动方程。——非平衡少数载流子的扩散方程恒定光照下——稳态扩散方程2用恒定光照射n型半导体，并被表面均匀吸收,且gp=0。假定材料是均匀的，且外场均匀，试写出少数载流子满足的运动方程，并求解。解此时连续性方程变为方程的通解为：考虑到非平衡载流子是随x衰减的又其中——空穴的牵引长度空穴在寿命时间内所漂移的距离最后得：其中电场很强电场很弱结论：由表面注入的非平衡载流子深入样品的平均距离，在电场很强

4、时为牵引长度，而电场很弱时为扩散长度。3在一块均匀的半导体材料中，用适当频率的光脉冲照射其局部区域，请分别写出没有外场和加外场时，非平衡载流子在光脉冲停止后的运动方程。没有外场：0x∆pt=0t=t1t=t2有外场：0x∆pt=0t=t1At=t24稳态下的表面复合稳定光照射在一块均匀掺杂的n型半导体中均匀产生非平衡载流子，产生率为gp。如果在半导体一侧存在表面复合（如图所示），试写出非平衡载流子的表达式。体内产生的非子为表面复合x0空穴向表面扩散，满足的扩散方程边界条件为例今有一块均匀的n型硅材料，用适当的频率、稳定的光照

5、射样品的左半边（如下图），产生电子-空穴对，其产生率为gp，求稳态时、低注入水平、样品足够长时两边的空穴浓度及分布。光照x0