半導體物理 3

1、Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3第三章第三章 非平衡狀態(tài)下非平衡狀態(tài)下半導體體材的特性半導體體材的特性Semiconductor Properties at Non-equilibrium 本章考察非平衡半導本章考察非平衡半導體體材中的載流子輸運現(xiàn)體體材中的載流子輸運現(xiàn)象象（carrier transport phenomenon）Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 非平衡指的是半導體非平衡指的是半導體體材存在體材存在熱梯

2、度熱梯度（thermal gradient）、）、電位梯度電位梯度（potential gradient）濃度梯度濃度梯度（concentration gradient） “載流子輸運載流子輸運” 則指則指載流子的一種凈運動。載流子的一種凈運動。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3載流子的漂移輸運現(xiàn)象載流子的漂移輸運現(xiàn)象Carrier Transport by Drift 半導體樣品內存在電半導體樣品內存在電位梯度，等效于存在電場位梯度，等效于存在電場的情況。載流子在電場中的情況。載流子在電場中的凈運動稱為漂

3、移的凈運動稱為漂移（drift），），形成所謂漂移電流形成所謂漂移電流 (drift current) 。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 半導體中出現(xiàn)凈電流，半導體中出現(xiàn)凈電流，必然存在非平衡條件。必然存在非平衡條件。在半導體兩在半導體兩端施加電壓端施加電壓是造成非平是造成非平衡條件最簡衡條件最簡單的方法單的方法 L半導體塊材半導體塊材Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 電阻率電阻率 Resistivity 塊狀材料阻擋

4、電流流塊狀材料阻擋電流流過的性質稱為電阻率。過的性質稱為電阻率。宏觀上，上圖所示均勻半宏觀上，上圖所示均勻半導體塊材兩端接觸為理想導體塊材兩端接觸為理想歐姆接觸時，其電阻歐姆接觸時，其電阻 R 為為Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3ALR式中比例常數(shù)式中比例常數(shù) 稱電阻率，稱電阻率，即單位面積，單位長度塊即單位面積，單位長度塊材電阻的表示。材電阻的表示。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 如果電阻的單位取如果電阻的單位取歐

5、姆歐姆（），長度單位取，長度單位取厘米厘米（cm），面積單位，面積單位取厘米平方取厘米平方(cm2)，則電，則電阻率的單位為歐姆阻率的單位為歐姆-厘米厘米（ - cm）。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 電阻率可定義為樣品某電阻率可定義為樣品某點的電場點的電場 E (單位單位 V/cm )和和該點電流密度該點電流密度 J (單位單位 A/cm2)之比：之比： JE此即著名的此即著名的 歐姆定律歐姆定律（Ohms law） Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsC

6、hapter 3Chapter 3雜質濃度 （cm-3）非補償硅材料非補償硅材料 300K 時電阻率與雜質濃度的關系曲線時電阻率與雜質濃度的關系曲線N型P型Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 圖中所示的電阻率范圖中所示的電阻率范圍為圍為10 -4 10 2 -cm，實際工實際工程中使用到硅的電阻率范程中使用到硅的電阻率范圍更廣，從圍更廣，從10 6 到到 10 22 -cm ，即從導體跨過半導體，即從導體跨過半導體，直至絕緣體。直至絕緣體。 Semiconductor PhysicsSemiconductor

7、 PhysicsChapter 3Chapter 3電阻率（電阻率（-cm） 電阻率（電阻率（-cm）N 型和型和 P 型硅材料電阻率的溫度系數(shù)型硅材料電阻率的溫度系數(shù)電阻率的溫度系數(shù)電阻率的溫度系數(shù)（% K）Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 硅硅半導體的電阻率差半導體的電阻率差不多在整個有用的摻雜范不多在整個有用的摻雜范圍內都呈現(xiàn)正溫度系數(shù)。圍內都呈現(xiàn)正溫度系數(shù)。但無論是但無論是 N 型還是型還是 P 型材型材料，在料，在10 2 歐姆附近都跌歐姆附近都跌降為零降為零 Semiconductor Phys

8、icsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3載流子傳導過程載流子傳導過程的微觀觀念的微觀觀念Microscopic concepts of Carrier conduction processSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 考慮到微觀粒子具有考慮到微觀粒子具有波粒二象性波粒二象性（Wave-Particle Dual Nature），半導體晶體，半導體晶體中的電子和空穴亦不例外。中的電子和空穴亦不例外。Semiconductor PhysicsSemiconduct

9、or PhysicsChapter 3Chapter 3 根據(jù)德波羅意原理根據(jù)德波羅意原理（Principle of De Broglie）, , 載載流子在硅晶體中的運動可流子在硅晶體中的運動可以按晶格周期結構中傳播以按晶格周期結構中傳播的波來描述，有時也采用的波來描述，有時也采用粒子運動來描述。粒子運動來描述。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 假定硅晶體是超純完假定硅晶體是超純完美的，不過，任何振動都美的，不過，任何振動都可能騷擾晶體結構的完美可能騷擾晶體結構的完美周期性。實際晶體中確實周期性。實際晶體

10、中確實存在這樣的振動，盡管原存在這樣的振動，盡管原子的熱振動通過降溫可被子的熱振動通過降溫可被遏制。遏制。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3我們把本征半導體晶體中，我們把本征半導體晶體中，采取晶格原子振動形式的采取晶格原子振動形式的騷擾稱為聲子騷擾稱為聲子（Phonon）。）。聲子可與電子和空穴作用聲子可與電子和空穴作用引起載流子運動的改變。引起載流子運動的改變。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 溫度上升，晶體中原溫度上升

11、，晶體中原子振動的熱能升高，聲子子振動的熱能升高，聲子和載流子的相互作用越趨和載流子的相互作用越趨頻繁。頻繁。 室溫下本征硅中載流室溫下本征硅中載流子的運動形式是無規(guī)則的子的運動形式是無規(guī)則的隨機運動。隨機運動。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 非本征硅中載流子除非本征硅中載流子除了與聲子發(fā)生作用外，還了與聲子發(fā)生作用外，還受雜質離子的靜電排斥和受雜質離子的靜電排斥和吸引作用。吸引作用。 這種類型的作用稱為這種類型的作用稱為雜質散射雜質散射（Impurity Scattering ） Semiconduc

12、tor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3傳導性遷移率傳導性遷移率Conductivity Mobility 現(xiàn)在考慮外電場的影現(xiàn)在考慮外電場的影響，方便起見，選用由正響，方便起見，選用由正電荷載流子控制的電荷載流子控制的 P 型硅型硅半導體樣品。半導體樣品。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3圖示為根據(jù)圖示為根據(jù)粒子觀點表粒子觀點表示的樣品中示的樣品中載流子的隨載流子的隨機運動。這機運動。這種隨機運動種隨機運動是聲子和雜是聲子和雜質散射組合質散射組合

13、的結果。的結果。 xEtxvDSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3每次碰撞間載流子直線行每次碰撞間載流子直線行進路段的平均長度稱為進路段的平均長度稱為平平均自由程均自由程（Mean Free Path），行進的平均時間稱為行進的平均時間稱為平均平均自由時間自由時間（Mean Free Time）。）。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 由于電場的存在，由于電場的存在，空穴行進的每個路段都空穴行進的每個路段都會沿電場方向產生很

14、小會沿電場方向產生很小的位移。的位移。 電場造成載流子定向電場造成載流子定向移動，可用正比與電場的移動，可用正比與電場的平均漂移速度平均漂移速度 D 描述：描述：Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 對濃度為對濃度為 p 的一群以的一群以平均漂移速度平均漂移速度 D 作定向運作定向運動的空穴而言，動的空穴而言， 不難寫出不難寫出其電流密度的表式：其電流密度的表式：Dpqpvj Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3于是于是 qpE

15、qpjvpD定義空穴傳導性遷移率定義空穴傳導性遷移率p ，則空穴的平均漂移速度便則空穴的平均漂移速度便為為EvpDSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3空穴的電流密度便為空穴的電流密度便為 pEqjpp同樣能導出電子相關的平同樣能導出電子相關的平均漂移速度和傳導性遷移均漂移速度和傳導性遷移率表式，并得到電子的電率表式，并得到電子的電流密度為流密度為nEqjnnSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3遷移率與溫度和摻雜的遷移率與溫度和摻

16、雜的關系關系Mobility Versus Temperature and DopingSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 圖示分別給出硅中遷移率與溫度以及摻圖示分別給出硅中遷移率與溫度以及摻雜濃度的關系雜濃度的關系 溫度（K）p 型硅中遷移率與溫度的關系型硅中遷移率與溫度的關系雜質散射聲子散射空穴遷移率p（cm2/volts）雜質濃度（atoms /cm3）非補償硅中遷移率非補償硅中遷移率與摻雜的關系與摻雜的關系載流子遷移率p，n（cm2/volts）Semiconductor PhysicsSemicon

17、ductor PhysicsChapter 3Chapter 3 由圖可知晶體溫度較由圖可知晶體溫度較低時，晶格振動非常小，低時，晶格振動非常小，聲子活性較低，故對遷移聲子活性較低，故對遷移率的影響可以不計，率的影響可以不計，雜質雜質散射起主要作用散射起主要作用。雜質散雜質散射的基礎是靜電作用力，射的基礎是靜電作用力，原則上與溫度無關。原則上與溫度無關。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3溫度越低，載流子的熱振溫度越低，載流子的熱振動越小，與雜質離子遭遇動越小，與雜質離子遭遇碰撞偏向就越多，即載流碰撞偏向就越

18、多，即載流子的動量變化越大。就是子的動量變化越大。就是說溫度越低，載流子通過說溫度越低，載流子通過已知距離的速度越慢，故已知距離的速度越慢，故其遷移率越小。其遷移率越小。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 文獻報道，在雜質散文獻報道，在雜質散射為主的范圍內，遷移率射為主的范圍內，遷移率約隨溫度二分之三次方冪約隨溫度二分之三次方冪的關系變化。的關系變化。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 聲子散射聲子散射對載流子運對載流子運

19、動起負作用，所以動起負作用，所以溫度越溫度越高，聲子散射越厲害，遷高，聲子散射越厲害，遷移率迅速下降移率迅速下降。聲子散射。聲子散射范圍內，遷移率約隨溫度范圍內，遷移率約隨溫度負二分之三次方冪的關系負二分之三次方冪的關系變化。變化。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3電導率方程電導率方程The Conductivity EquationSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3據(jù)據(jù)qpp1可寫出可寫出 P 型半導體的電導型半導體的電

20、導率表式率表式 pqp1Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3同樣，同樣，N 型半導體的電導型半導體的電導率表式為率表式為 nqn1當兩種載流子對電導率均當兩種載流子對電導率均起重要影響時，則有起重要影響時，則有nqpqnp此即電導率的一般形式。此即電導率的一般形式。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3對于本征半導體，電導率對于本征半導體，電導率方程可以寫為方程可以寫為npiqn因為電子遷移率約是空穴因為電子遷移率約是空穴遷移率

21、的三倍，故上式表遷移率的三倍，故上式表明明 純硅將呈現(xiàn)純硅將呈現(xiàn) N 型特性型特性 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3載流子的擴散輸運現(xiàn)象載流子的擴散輸運現(xiàn)象Carrier Transport by DiffusionSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 任何擴散現(xiàn)象都需要任何擴散現(xiàn)象都需要具備兩個條件：具備兩個條件： 擴散物處于隨機運動擴散物處于隨機運動狀態(tài)；狀態(tài)； 擴散物存在濃度梯度。擴散物存在濃度梯度。Semicondu

22、ctor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 半導體中的載流子具半導體中的載流子具備上述條件時，就能形成備上述條件時，就能形成由擴散造成的輸運由擴散造成的輸運。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3費克第一定律費克第一定律Ficks First Law 考慮均勻半導體樣品考慮均勻半導體樣品某個小區(qū)域中空穴的濃度某個小區(qū)域中空穴的濃度（或密度）僅是位置（或密度）僅是位置 x 的的函數(shù)，與函數(shù)，與 y、z 無關無關Semiconductor PhysicsS

23、emiconductor PhysicsChapter 3Chapter 312108642121085864486324212211111 x 0 xSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 有理由認為給定每個有理由認為給定每個方格的大小和時間間隔方格的大小和時間間隔 t 后后， 每個方格中擴散的空每個方格中擴散的空穴數(shù)目與方格中空穴的濃穴數(shù)目與方格中空穴的濃度成正比，于是可以發(fā)現(xiàn)度成正比，于是可以發(fā)現(xiàn) x 方向上存在單向的空穴方向上存在單向的空穴流運動流運動Semiconductor PhysicsSemico

24、nductor PhysicsChapter 3Chapter 3 單向空穴流的方向就單向空穴流的方向就是空穴梯度的方向是空穴梯度的方向 費克第一定律定量地費克第一定律定量地描述了上述圖像，即擴散描述了上述圖像，即擴散物的通量物的通量 f 與濃度與濃度 p 的梯的梯度度 成正比：成正比： xpDfpSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3式中的負號表示擴散的方式中的負號表示擴散的方向與梯度減小的方向一致，向與梯度減小的方向一致，比例系數(shù)比例系數(shù) Dp 稱擴散率或稱擴散率或擴散系數(shù)擴散系數(shù)，單位為，單位為 cm2/s

25、。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3粒子通量粒子通量 f 乘乘上粒子電荷上粒子電荷 q 即得電流密度即得電流密度xpqDjpp對電子作類似處理，則有對電子作類似處理，則有 xnqDjnnSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3靜電勢表示的載流子密度靜電勢表示的載流子密度Carrier Densities in Terms of Electrostatic Potential 這一節(jié)我們要采用半導體理這一節(jié)我們要采用半導體理論的前

26、輩，諾貝爾物理獎獲得者論的前輩，諾貝爾物理獎獲得者 W Shockley引進的方法，將平衡載流子密度引進的方法，將平衡載流子密度與靜電勢關聯(lián)起來。與靜電勢關聯(lián)起來。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3圖示為圖示為 N 型半導體能帶的兩種等效型半導體能帶的兩種等效表示，表示，導導 帶帶價價 帶帶ECEF = 0EIEVE+0導導 帶帶價價 帶帶CF = 0IV0 +Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3需要注意的是，盡管兩者需要注意

27、的是，盡管兩者都以費米能級作基準，但都以費米能級作基準，但坐標的取向恰好相反坐標的取向恰好相反 。定義定義 = I F ，則則 本征半導體本征半導體， = 0； N 型半導體型半導體， 0； P 型半導體型半導體, po Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3NLp (0) x0空穴的分布寫為空穴的分布寫為 pLxpxpexp0Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3將樣品厚度減薄到將樣品厚度減薄到 x Lp ，左表面用與以前強度完全

28、左表面用與以前強度完全同樣的光輻照，右表面通同樣的光輻照，右表面通過引進某種缺陷從而確保過引進某種缺陷從而確保完全復合掉左表面產生的完全復合掉左表面產生的全部過剩載流子，全部過剩載流子，即即 p(0) = p(x)。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3展現(xiàn)表面復合速度的表面展現(xiàn)表面復合速度的表面 x0將其設想成將其設想成 x = 0 處一股密處一股密度為度為 p(0) 的的 “ “空穴云空穴云” ” 以以速度速度 s 向右移動，并在右向右移動，并在右表面消失的過程。表面消失的過程。 Semiconductor

29、 PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3該過程以電流密度的形式該過程以電流密度的形式表示，則為表示，則為 0qspXqspjpx = 0 處的空穴電流密度，處的空穴電流密度，根據(jù)費克第一定律能寫成根據(jù)費克第一定律能寫成 ppxppLpqDdxdpqDj00Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3顯然顯然 ppLpqDqsp00 即即 pDs 我們稱我們稱 s 為表面復合速度為表面復合速度 Semiconductor PhysicsSemiconductor Ph

30、ysicsChapter 3Chapter 3電中性的背離電中性的背離 Deviations From Neutrality 前面討論的都是電中前面討論的都是電中性狀態(tài)下的問題，一般，性狀態(tài)下的問題，一般，在遠離表面和摻雜突變的在遠離表面和摻雜突變的晶體內，電中性完全可能晶體內，電中性完全可能保持。保持。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 但存在空間電荷而偏但存在空間電荷而偏離電中性的問題也是討論離電中性的問題也是討論半導體特性不能回避的重半導體特性不能回避的重要問題。要問題。 下面將討論幾個存在下面將討論

31、幾個存在空間電荷的現(xiàn)象及分析方空間電荷的現(xiàn)象及分析方法。法。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3介電弛豫介電弛豫Dielectric Relaxation 均勻摻雜的半導體樣均勻摻雜的半導體樣品中，因為存在可動載流品中，因為存在可動載流子，故任何偏離電中性的子，故任何偏離電中性的騷擾出現(xiàn)都能得到快速平騷擾出現(xiàn)都能得到快速平息。息。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 非本征半導體樣品中，非本征半導體樣品中，快速平息上述騷擾起

32、主要快速平息上述騷擾起主要作用的是多數(shù)載流子，因作用的是多數(shù)載流子，因為它們的數(shù)量遠超過少數(shù)為它們的數(shù)量遠超過少數(shù)載流子。載流子。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 圖示為考察圖示為考察 P 型半導體型半導體樣品中空間電荷衰減的設樣品中空間電荷衰減的設想實驗。想實驗。 xP +P+Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 濃摻雜濃摻雜 P + 樣品和接樣品和接近球形的近球形的 P 區(qū)邊界形成一區(qū)邊界形成一種容許多數(shù)載流子在正、種容

33、許多數(shù)載流子在正、反兩個方向上都能方便通反兩個方向上都能方便通過的所謂過的所謂 “高低結高低結”（high - low junction）。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3假定在假定在 t = 0 時刻突然將空時刻突然將空穴添加進穴添加進 P 區(qū)，或者說我區(qū)，或者說我們采用某種手段在整個們采用某種手段在整個 P 區(qū)內突然均勻地產生出一區(qū)內突然均勻地產生出一些額外的多數(shù)載流子空穴，些額外的多數(shù)載流子空穴，此時此時 P 區(qū)必將突然出現(xiàn)空區(qū)必將突然出現(xiàn)空間電荷，間電荷， Semiconductor Physics

34、Semiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 (0) - 0 x0Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 可以設想，可以設想，P 區(qū)的空區(qū)的空間電荷由于同性相斥，迅間電荷由于同性相斥，迅速地穿越球形高低結邊界速地穿越球形高低結邊界進入進入 P + 樣品，造成樣品，造成 P + 樣樣品其余部分空穴向右微小品其余部分空穴向右微小的凈位移。的凈位移。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 結果金屬接觸處將

35、有結果金屬接觸處將有數(shù)量等于數(shù)量等于 P 區(qū)引入的空穴區(qū)引入的空穴被推出，從而使樣品重新被推出，從而使樣品重新回復到電中性狀態(tài)?；貜偷诫娭行誀顟B(tài)。 整個電中性恢復的過整個電中性恢復的過程稱為程稱為介電弛豫過程介電弛豫過程。Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 由初始引進空穴產生由初始引進空穴產生的空間電荷時間上將按指的空間電荷時間上將按指數(shù)規(guī)律衰減：數(shù)規(guī)律衰減： tppppexp000Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3其中其中

36、 和和 分別為樣品的分別為樣品的絕對介電常數(shù)和電阻率。絕對介電常數(shù)和電阻率。表征電中性恢復過程的特表征電中性恢復過程的特征時間常數(shù)，即乘積征時間常數(shù)，即乘積 稱稱為為介電弛豫時間介電弛豫時間。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 (0) - 0t0 t = 絕對介電常數(shù)可寫成自由絕對介電常數(shù)可寫成自由空間介電常數(shù)空間介電常數(shù) 0 和樣品相和樣品相對介電常數(shù)對介電常數(shù) 的乘積的乘積 = 0 。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter

37、3硅的相對介電常數(shù)約硅的相對介電常數(shù)約 11.4 12.0；自由空間的介電常數(shù)自由空間的介電常數(shù) 0 為為 1.03510 -12 F/cm。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3少數(shù)載流子注入少數(shù)載流子注入 Minority - Carrier Injection 現(xiàn)在考慮樣品引入少現(xiàn)在考慮樣品引入少數(shù)載流子的情況。實際上，數(shù)載流子的情況。實際上，樣品中快速局部地引入少樣品中快速局部地引入少數(shù)載流子要比引入多數(shù)載數(shù)載流子要比引入多數(shù)載流子更方便。流子更方便。Semiconductor PhysicsSemic

38、onductor PhysicsChapter 3Chapter 3xP +PN +tuSemiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 N + 區(qū)與區(qū)與 P 區(qū)形成區(qū)形成 PN + 結（結（ PN 結是第四章討論的結是第四章討論的主題）。主題）。 N + 部分施加負電壓脈部分施加負電壓脈沖時，沖時，PN + 結迅速將少數(shù)載結迅速將少數(shù)載流子引進流子引進 P 區(qū)，即區(qū)，即 “ “少數(shù)少數(shù)載流子注入載流子注入” ” 。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Ch

39、apter 3 現(xiàn)在我們只是觀察局現(xiàn)在我們只是觀察局部引入少數(shù)載流子的介電部引入少數(shù)載流子的介電弛豫現(xiàn)象。弛豫現(xiàn)象。 為保持現(xiàn)象盡可能簡為保持現(xiàn)象盡可能簡單，假定單，假定 P 區(qū)引進的少數(shù)區(qū)引進的少數(shù)載流子分布均勻。載流子分布均勻。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 此時樣品中的空穴亦此時樣品中的空穴亦將發(fā)生微小的凈位移，但將發(fā)生微小的凈位移，但是，位移不是向右，而是是，位移不是向右，而是向左。與注入電子相等數(shù)向左。與注入電子相等數(shù)量的空穴將從量的空穴將從 P + 區(qū)被推區(qū)被推入入 P 區(qū)。區(qū)。 Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3 隨著隨著 P 區(qū)空穴濃度迅速區(qū)空穴濃度迅速上升上升， P 區(qū)存在的負空間區(qū)存在的負空間電荷將以等于介電弛豫時電荷將以等于介電弛豫時間的特征時間常數(shù)被帶正間的特征時間常數(shù)被帶正電荷的空穴中和掉，于是，電荷的空穴中和掉，于是，兩種過剩載流子的濃度重兩種過剩載流子的濃度重新達到平衡，如圖所示：新達到平衡，如圖所示：Semiconductor PhysicsSemiconductor PhysicsChapter 3Chapter 3n (0) - n