雪体物理学黄尾第七章半辱体电予论20050406 §74电导和霍耳效应 1.半导体电导率 在一般电场情况下,半导体的导电服从欧姆定律:j=OE--0为电导率 半导体中可以同时有两种载流子,将电流密度写成:j=mqv+pQv v,分别为空穴和电子在外场下获得的平均漂移速度 平均漂移速度和外场的关系: v+=4E V_=U_E 4,p是空穴和电子的迁移率 单位电场下载流子的平均漂移速度。 j=nqu_E+pqu,E 电导率:a=m+pQ 载流子的漂移运动是电场加速和半导体中散射的结果。散射来 InoA HTemperature I L Temperature 自于晶格振动和杂质,在温度较高时,晶格振动对载流子的散 射是主要的,温度较低时,杂质的散射是主要的。迁移率一方 面决定于有效质量(加速作用),另一方面决定于散射几率。 在杂质激发的范围,主要是一种载流子导电 Germanium Samples nqu N Semiconductor 所以:σ with different doping (pqu, SEmiconductor XCH007007 I/T 图XCH007007为不同掺杂的Ge样品导电率随温度变化的结果。 1)在低温范围,杂质激发的载流子起主要作用,载流子的数目与掺杂的情况有关。因此不同掺杂 样品的导电率是不同的; 2)在高温范围,本征激发的载流子起主要作用,载流子的数目与掺杂的情况无关,载流子只决定 于材料的能带情况,因此导电率趋于一致; 3)在中间温度区间,温度升高时,导电率反而下降。这是因为杂质已全部被电离,而本征激发还 未开始,载流子的数目不在增加,由于皛格散射随温度加强,使得载流子的迁移率下降。 REVISED TIME: 0S-5-2 CREATED BY XCH固体物理学_黄昆_第七章 半导体电子论_20050406 §7.4 电导和霍耳效应 1. 半导体电导率 在一般电场情况下，半导体的导电服从欧姆定律： j E K K =σ —— σ 为电导率 半导体中可以同时有两种载流子，将电流密度写成： = − + + j nqv pqv K K K —— + − v v K K , 分别为空穴和电子在外场下获得的平均漂移速度 —— 平均漂移速度和外场的关系： v E v E K K K K − − + + = = µ µ —— µ + µ − , 是空穴和电子的迁移率 —— 单位电场下载流子的平均漂移速度。 j nq E pq E K K K = µ − + µ + 电导率： σ nqµ µ pq = +− + 载流子的漂移运动是电场加速和半导体中散射的结果。散射来 自于晶格振动和杂质，在温度较高时，晶格振动对载流子的散 射是主要的，温度较低时，杂质的散射是主要的。迁移率一方 面决定于有效质量（加速作用），另一方面决定于散射几率。 在杂质激发的范围，主要是一种载流子导电 所以： ⎩ ⎨ ⎧ = + − pq P Semiconductor nq N Semiconductor µ µ σ 图 XCH007_007 为不同掺杂的 Ge 样品导电率随温度变化的结果。 1） 在低温范围，杂质激发的载流子起主要作用，载流子的数目与掺杂的情况有关。因此不同掺杂 样品的导电率是不同的； 2） 在高温范围，本征激发的载流子起主要作用，载流子的数目与掺杂的情况无关，载流子只决定 于材料的能带情况，因此导电率趋于一致； 3） 在中间温度区间，温度升高时，导电率反而下降。这是因为杂质已全部被电离，而本征激发还 未开始，载流子的数目不在增加，由于晶格散射随温度加强，使得载流子的迁移率下降。 REVISED TIME: 05-5-23 - 1 - CREATED BY XCH