半导体的导电性资料.pptx

半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1 1页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四第四章、第四章、半导体的导电性半导体的导电性 本章在已知电子和空穴在导带和价带的分布本章在已知电子和空穴在导带和价带的分布情况的情况下，讨论载流子在外加电场下的运情况的情况下，讨论载流子在外加电场下的运动规律。动规律。目的：？目的：？半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2 2页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四主要内容：载流子的漂移运动 迁移率载流子的散射迁移率与杂质浓度和温度的关系电阻率与杂质浓度和温度的关系强场下的效应 热载流子多能谷散射半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3 3页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四4、半导体中主要的两种散射机构是什么？在、半导体中主要的两种散射机构是什么？在有多种散射机构存在的情况下，为什么迁移率有多种散射机构存在的情况下，为什么迁移率主要由自由时间短的机理决定？主要由自由时间短的机理决定？（2006）9、（、（16分）在分）在T=300K下，一下，一N型半导体型半导体Si样样品，测得的电阻率为品，测得的电阻率为0.1-cm。（1）求此时的电子浓度和空穴浓度（查图）。）求此时的电子浓度和空穴浓度（查图）。（2）若在此样品中，再掺入）若在此样品中，再掺入9 1016cm-3P型型杂质，求此时样品的电阻率、多子浓度和少子杂质，求此时样品的电阻率、多子浓度和少子浓度。并求出此时多子的迁移率（查图）。浓度。并求出此时多子的迁移率（查图）。（2006）半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4 4页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四、一、一N型硅样品杂质浓度为型硅样品杂质浓度为ND1，经扩，经扩硼硼B后（掺杂浓度为后（掺杂浓度为NA）样品变为）样品变为P型；型；再经扩磷再经扩磷P（杂质浓度为（杂质浓度为ND2）样品又变）样品又变为为N型，此时载流子浓度为多少？与未扩型，此时载流子浓度为多少与未扩散前的散前的N型样品相比，迁移率有何变化？型样品相比，迁移率有何变化？、半导体的电阻率通过掺杂可以敏感、半导体的电阻率通过掺杂可以敏感地控制，地控制，“掺入百万分之一的杂质，可掺入百万分之一的杂质，可以引起电阻率百万倍变化以引起电阻率百万倍变化”，以硅为例，以硅为例，忽略掺杂对迁移率的影响，粗略估算证忽略掺杂对迁移率的影响，粗略估算证明之。明之。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第5 5页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四9、（、（16分）什么是载流子的迁移率？迁移率与分）什么是载流子的迁移率？迁移率与载流子的平均自由时间成正比。有两种载流子载流子的平均自由时间成正比。有两种载流子的散射机构，平均自由时间分别为的散射机构，平均自由时间分别为 1，2，如，如果果 1 2，总迁移率是不是由，总迁移率是不是由 1散射机构决定散射机构决定？解释之。？解释之。12、（、（18分）当温度升高时，本征半导体分）当温度升高时，本征半导体的电阻率与金属的电阻率随温度变化有的电阻率与金属的电阻率随温度变化有何不同？为什么？一块何不同？为什么？一块N型样品的电阻率型样品的电阻率随温度的变化又如何？解释之。随温度的变化又如何？解释之。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第6 6页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.1 4.1 载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动1.1.欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律2.2.漂移运动和迁移率漂移运动和迁移率漂移运动和迁移率漂移运动和迁移率半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第7 7页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.1 4.1 载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动2.2.漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第8 8页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.1 4.1 载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动载流子的漂移运动2.2.漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率半导体中载流子受电场作用，将做定向的漂移运动，半导体中载流子受电场作用，将做定向的漂移运动，定向运动的平均速度称为平均漂移速度定向运动的平均速度称为平均漂移速度v其中其中n为载流子的浓度，为载流子的浓度，q为载流子的电量为载流子的电量实验显示，在弱电场下，载流子的漂移速度实验显示，在弱电场下，载流子的漂移速度v与电场与电场成正比成正比E半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第9 9页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四2.2.漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率漂移速度和迁移率与欧姆定律比较得到电导率与迁移率的关系式与欧姆定律比较得到电导率与迁移率的关系式称为迁移率称为迁移率定义为单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载定义为单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载流子在电场作用下输运能力，流子在电场作用下输运能力，是反映半导体及其器件导是反映半导体及其器件导电能力的重要参数电能力的重要参数半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1010页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四3.3.半导体的电导率和迁移率半导体的电导率和迁移率半导体的电导率和迁移率半导体的电导率和迁移率得到电导率与迁移率的关系式得到电导率与迁移率的关系式半导体中有电子和空穴两种载流子，电场作用下的电流密度半导体中有电子和空穴两种载流子，电场作用下的电流密度一般情形，半导体电子和空穴的迁移率在同一数量级，一般情形，半导体电子和空穴的迁移率在同一数量级，因此，其电导率主要由多数载流子决定因此，其电导率主要由多数载流子决定半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1111页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.2 4.2 载流子的散射载流子的散射载流子的散射载流子的散射1.1.载流子散射的概念载流子散射的概念载流子散射的概念载流子散射的概念任何破坏严格周期势场的因素都可以引起载流子的任何破坏严格周期势场的因素都可以引起载流子的散射，正是由于散射的存在使得漂移速度得到限制散射，正是由于散射的存在使得漂移速度得到限制电流密度恒定，而不能无限增大？半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1212页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四载流子散射概念载流子散射概念由于载流子的不断于晶格和杂质原子碰撞，由于载流子的不断于晶格和杂质原子碰撞，只有在两次碰撞之间是自由的。只有在两次碰撞之间是自由的。平均自由时间：两次碰撞之间的时间平均自由时间：两次碰撞之间的时间。平均自由程：两次散射之间自由运动的平均平均自由程：两次散射之间自由运动的平均路程。路程。存在电场时，载流子作自由运动和电场下的存在电场时，载流子作自由运动和电场下的漂移运动。漂移运动。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1313页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.2 4.2 载流子的散射载流子的散射载流子的散射载流子的散射2.2.半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制1）电离杂质散射）电离杂质散射什么是电离杂质散射？为什么会产生电离散射？库仑场什么是电离杂质散射？为什么会产生电离散射？库仑场 电离散射对载流子的影响？图电离散射对载流子的影响？图电离散射强度跟什么有关系？其数学表达式？电离散射强度跟什么有关系？其数学表达式？半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1414页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四电离杂质的影响与掺杂浓度有关，掺杂越电离杂质的影响与掺杂浓度有关，掺杂越多，载流子和电离杂质相遇而被散射的机多，载流子和电离杂质相遇而被散射的机会也就越多，即电离杂质散射是随着掺杂会也就越多，即电离杂质散射是随着掺杂浓度增加而增强的。浓度增加而增强的。电离杂质散射的强弱也和温度有关，这是电离杂质散射的强弱也和温度有关，这是因为载流子热运动的速度是因为载流子热运动的速度是随温度升高随温度升高而而增大的，而对于同样的吸引和排斥作用，增大的，而对于同样的吸引和排斥作用，载流子运动速度越大，载流子运动速度越大，所受影响相对的越所受影响相对的越小小。浓度为浓度为N Ni i的电离杂质对载流子的散射几率的电离杂质对载流子的散射几率P Pi i与温度的关系为与温度的关系为P Pi i N Ni iT T-3/2-3/2半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1515页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.2 4.2 载流子的散射载流子的散射载流子的散射载流子的散射2.2.半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制2）晶格散射）晶格散射什么是晶格散射？什么是晶格散射？在一定温度下，原子在其平衡位置附近作热振动，在一定温度下，原子在其平衡位置附近作热振动，称为晶格热振动。由这种晶格振动而引起的载流称为晶格热振动。由这种晶格振动而引起的载流子的散射叫做晶格散射；子的散射叫做晶格散射；为什么会产生晶格散射？格波，声学波为什么会产生晶格散射？格波，声学波 晶格散射强度跟什么有关系？其数学表达晶格散射强度跟什么有关系？其数学表达式？式？半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1616页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四由于晶格热振动随温度的增高而加强，所以当由于晶格热振动随温度的增高而加强，所以当温度升高时，对载流子的晶格散射也将增强；温度升高时，对载流子的晶格散射也将增强；进一步理论推导表明，晶格热振动对电子散射进一步理论推导表明，晶格热振动对电子散射几率几率Ps Ps 正比于温度的正比于温度的3/2 3/2 次方，即：次方，即：PsPs T T3/23/2 4.2 4.2 载流子的散射载流子的散射载流子的散射载流子的散射2.2.半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制2）晶格散射）晶格散射半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1717页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四声学波和光学波都对载流子有散射作用。声学波和光学波都对载流子有散射作用。声学波散射几率为：声学波散射几率为：P Pi i T T3/23/2光学波散射几率为：光学波散射几率为：P Pi i 1/(exp(hv1/(exp(hvl l/kT)-1)/kT)-1)在高温下，光学波散射起主要作用。在高温下，光学波散射起主要作用。2.2.半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1818页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.2 4.2 载流子的散射载流子的散射载流子的散射载流子的散射2.2.半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制半导体的主要散射机制2）其它散射）其它散射等同的能谷间散射等同的能谷间散射中性杂质散射中性杂质散射位错散射位错散射散射是影响载流子迁移率的主要因素之一，对不同散射是影响载流子迁移率的主要因素之一，对不同的散射机制，迁移率显示不同的温度关系的散射机制，迁移率显示不同的温度关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第1919页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系1.1.平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系散射：散射：各向同性的；各向同性的；每一次碰撞，都使载流子每一次碰撞，都使载流子完全完全失去失去定向速度和相应的动量定向速度和相应的动量载流子在电场作用下做漂移运动时，只有在平均自载流子在电场作用下做漂移运动时，只有在平均自由时间内才能得到加速。由时间内才能得到加速。散射几率：散射几率：单位时间、单位体积内每个载流子平均单位时间、单位体积内每个载流子平均发生的碰撞次数；发生的碰撞次数；半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2020页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四1.1.平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系时间时间0tt+t未散射载流子数量未散射载流子数量N0N(t)N(t+t)t时间内散射的载流子数时间内散射的载流子数N(t)P t当当 t很小时很小时dN(t)/dt=-PN(t)任意时刻未散射载流子数量任意时刻未散射载流子数量N(t)N0e-Pt半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2121页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系1.1.平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系未被散射的电子数满足：未被散射的电子数满足：其中其中P是散射几率是散射几率平均自由时间与散射几率的关系平均自由时间与散射几率的关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2222页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系2.2.迁移率与平均自由时间的关系迁移率与平均自由时间的关系迁移率与平均自由时间的关系迁移率与平均自由时间的关系由由求得平均漂移速度求得平均漂移速度获得迁移率的表达式获得迁移率的表达式这是半导体物理的一个重要表达式，是研究了解半这是半导体物理的一个重要表达式，是研究了解半导体器件载流子迁移率特征的基础导体器件载流子迁移率特征的基础半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2323页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2424页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系3.3.迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系电离杂质散射电离杂质散射声学波散射声学波散射光学波散射光学波散射半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2525页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系3.3.迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2626页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系3.3.迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系总的散射几率总的散射几率平均自由时间平均自由时间半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2727页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四对掺杂的硅、锗等半导体，主要散射机构为声学波和电离散射：对掺杂的硅、锗等半导体，主要散射机构为声学波和电离散射：晶格散射（晶格散射（lattice scattering)lattice scattering)，PS T 3/2，可以写成，可以写成Ps=AT 3/2；电离杂质散射（电离杂质散射（Impurity ion)Impurity ion)，PI NIT-3/2，可以写成，可以写成PI=BNIT-3/2；总的散射几率总的散射几率P P应为二者之和：应为二者之和：P=Ps+PI=AT 3/2+BNIT-3/2 由迁移率同散射的关系得：由迁移率同散射的关系得：=1/P=1/P据此，我们可以分析迁移率同温度与杂质浓度的关系。据此，我们可以分析迁移率同温度与杂质浓度的关系。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2828页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四迁移率迁移率与杂质浓度与杂质浓度NI 关系关系从从 的表达式上看，的表达式上看，NI 升高，升高，下降；下降；在温度一定时，晶格散射强度不变，而杂质浓度越高，在温度一定时，晶格散射强度不变，而杂质浓度越高，电离杂质散射越强，导致迁移率电离杂质散射越强，导致迁移率 下降。下降。这里需要注意的一点是，当半导体中同时存在施主（浓这里需要注意的一点是，当半导体中同时存在施主（浓度度ND）和受主（浓度）和受主（浓度NA）时，对迁移率的影响）时，对迁移率的影响NI 的的值应为值应为ND 与与NA之和，即：之和，即：NI=ND+NA。因为在室温时，杂质完全电离，无论电离后是正电中心因为在室温时，杂质完全电离，无论电离后是正电中心还是负电中心，它们都散射载流子，散射几率是二者还是负电中心，它们都散射载流子，散射几率是二者之和。之和。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第2929页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系3.3.迁移率与杂质浓度和温度的关系迁移率与杂质浓度和温度的关系迁移率与杂质浓度和温度的关系迁移率与杂质浓度和温度的关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3030页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3131页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.3 4.3 迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系迁移率与杂质浓度和温度关系3.3.迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3232页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四迁移率迁移率 与温度与温度T 的关系的关系在在 表达式中，分母项里既有表达式中，分母项里既有T 3/2 项也有项也有T-3/2，它们的系数，它们的系数（权重）决定了（权重）决定了 随随T 的走势：的走势：当当NI 较小时较小时(1018 cm-3)，电离杂质的影响较小，电离杂质的影响较小，基本上由晶基本上由晶格散射决定，随着温度的升高，整个散射几率在升高，迁移格散射决定，随着温度的升高，整个散射几率在升高，迁移率下降。率下降。当当NI 较大时，在温度较低的范围内晶格散射的影响较弱，电较大时，在温度较低的范围内，晶格散射的影响较弱，电离杂质（因为杂质浓度高）散射影响比较显著，离杂质（因为杂质浓度高）散射影响比较显著，由电离杂由电离杂质散射和晶格散射决定；质散射和晶格散射决定；到了温度较高的范围，晶格散射增加，影响增强，它使得到了温度较高的范围，晶格散射增加，影响增强，它使得 随随温度升高而下降。温度升高而下降。总的来说，迁移率随着杂质的增多而下降，随着温度升高而下总的来说，迁移率随着杂质的增多而下降，随着温度升高而下降；降；杂质浓度低时，杂质浓度低时，的起点高、下降快；的起点高、下降快；杂质浓度高时，杂质浓度高时，的起点低、下降慢的起点低、下降慢半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3333页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四4.4 4.4 电阻率（电阻率（ResistivityResistivity）及其与杂质浓度和温度）及其与杂质浓度和温度的关系的关系电阻率电阻率半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3434页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四1 1、电阻率和杂质浓度的关系、电阻率和杂质浓度的关系以以N型半导体为例：型半导体为例：影响电阻率的主要变量是影响电阻率的主要变量是载流子浓度载流子浓度和和迁移率迁移率。两者。两者随温度和掺杂浓度的综合变化决定了电阻率的变化。随温度和掺杂浓度的综合变化决定了电阻率的变化。掺杂浓度掺杂浓度，半导体中的载流子浓度，半导体中的载流子浓度n n0 0，成数量级变，成数量级变化。化。另一方面却使迁移率另一方面却使迁移率 n n不断下降；但迁移率不断下降；但迁移率 n n的变化的变化范围很小（数倍）。范围很小（数倍）。综合看，电阻率综合看，电阻率随着掺杂浓度随着掺杂浓度 而不断下降。而不断下降。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第3535页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 在低掺杂区(T。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4343页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.5 4.5 强电场效应和热载流子强电场效应和热载流子强电场效应和热载流子强电场效应和热载流子2.2.热载流子热载流子热载流子热载流子热载流子是指能量高于热能热载流子是指能量高于热能 kT 的载流子，主要是由于的载流子，主要是由于部分载流子在强电场作用下，发生与晶格热平衡状态偏离部分载流子在强电场作用下，发生与晶格热平衡状态偏离的现象，并获得很高的能量。的现象，并获得很高的能量。器件中的热载流子由于其高的能量，有可能导致：器件中的热载流子由于其高的能量，有可能导致：载流子越过介质势垒进入到介质层中，影响器件性能载流子越过介质势垒进入到介质层中，影响器件性能发生碰撞电离，引起载流子数目的增加发生碰撞电离，引起载流子数目的增加半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4444页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四 4.6 4.6 多能谷散射耿氏效应多能谷散射耿氏效应耿氏效应：如图耿氏效应：如图n n型型GaAsGaAs两端电极加以电压，当半两端电极加以电压，当半导体内电场超过导体内电场超过3x103x103 3V/cmV/cm时，半导体内部的电时，半导体内部的电流便以很高的频率振荡，振荡频率约为流便以很高的频率振荡，振荡频率约为0.47-0.47-6.5GHz6.5GHz。多能谷散射多能谷散射 体内负微分电导体内负微分电导GaAsGaAs导带最低能谷在导带最低能谷在k k0 0处，直接带隙。处，直接带隙。但在但在111111方向，布里渊区边界处有一次低能谷，方向，布里渊区边界处有一次低能谷，卫星谷。卫星谷。能量比导带底高约为能量比导带底高约为0.3eV0.3eV。有效质量大。有效质量大。迁移率低。迁移率低。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4545页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4646页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四设设n1、n2分别代表能谷分别代表能谷1和和2的电子浓度，的电子浓度，n=n1+n2电导率：电导率：q(n1 1+n2 2)=nq =(n1 1+n2 2)/(n1+n2)电子漂移速度：电子漂移速度：vd|E|(n1 1+n2 2)/(n1+n2)|E|电流密度：电流密度：J=nq|E|nqvd半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4747页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四能够产生负微分电导的电子转移的电子机构必须满能够产生负微分电导的电子转移的电子机构必须满足如下一些条件：足如下一些条件：1、下能谷必须有低的有效质量、低的状态密度和、下能谷必须有低的有效质量、低的状态密度和高的迁移率；上能谷则相反；高的迁移率；上能谷则相反；2、上下能谷的差必须满足：、上下能谷的差必须满足：EKT3、要求、要求 EEg，以使在电子转移到高能谷前不发，以使在电子转移到高能谷前不发生雪崩击穿。生雪崩击穿。半导体物理学半导体物理学北工大电控学院北工大电控学院 第第4848页页20201010年年1111月月2626日星期四日星期四