Сильно вырожденные примесные полупроводники

Содержание

Слайд 2

Сильно вырожденные примесные полупроводники Донорный Акцепторный Условие полного вырождения:

Сильно вырожденные примесные полупроводники

Донорный
Акцепторный

Условие полного вырождения:

Слайд 3

Собственный полупроводник Концентрация свободный носителей: Невырожденный собственный полупроводник: Положение уровня Ферми:

Собственный полупроводник

Концентрация свободный носителей:

Невырожденный собственный полупроводник:

Положение уровня Ферми:

При T=0:

Если

Если

Если

положение уровня Ферми

не зависит от температуры.

уровень Ферми сдвигается в сторону Ec

уровень Ферми сдвигается в сторону Ev

Собственная концентрация
носителей заряда:

Слайд 4

Вырожденный собственный полупроводник Собственная концентрация носителей заряда с учетом вырождения п/п:

Вырожденный собственный полупроводник

Собственная концентрация носителей заряда с учетом вырождения п/п:

Положение уровня

Ферми:

Антимонид индия

Соотношение эффективных масс :

Ширина запр. зоны:

При Т=200К уровень Ферми лежит ниже Ec всего на 4 kT .
При T=450К уровень Ферми пересекает уровень Ec и входит в зону проводимости.

Слайд 5

Механизмы рассеяния электронов и дырок Рассеяние на тепловых колебаниях решетки; Рассеяние

Механизмы рассеяния электронов и дырок

Рассеяние на тепловых колебаниях решетки;
Рассеяние на атомах

и ионах примеси;
Рассеяние на вакансиях, дислокациях и т.д.

Количество рассеянных электронов в единицу времени:

Эффективное сечение рассеяния:

Вероятность столкновения (рассеяния):

Время и длину свободного пробега можно выразить через эффективное сечение:

Вероятность рассеяния на единичном интервале пути

Полная вероятность рассеяния:

Полная длина свободного пробега:

Слайд 6

Уравнение Больцмана Поведение носителей заряда при термодинамическом равновесии определяется функцией распределения,

Уравнение Больцмана

Поведение носителей заряда при термодинамическом равновесии определяется функцией распределения, которая

в общем случае зависит от энергии частиц:

Во внешнем электрическом поле система движущихся части определяется функцией f=f(k,r,t). Уравнение Больцмана описывает изменение функции распределения во времени:

В равновесии:

Слайд 7

Время релаксации В отсутствие электрического поля функция распределения изменяется благодаря наличию

Время релаксации

В отсутствие электрического поля функция распределения изменяется благодаря наличию соударений

электронов с дефектами решетки:

Если отклонение распределения носителей заряда от равновесного невелико, то:

Тогда :

Слайд 8

Рассеяние на ионах примеси Потенциальная энергия взаимодействия электрона с ионом:

Рассеяние на ионах примеси

Потенциальная энергия взаимодействия электрона с ионом:

Слайд 9

Рассеяние на ионах примеси Угол рассеяния зависит от прицельного расстояния: Угол

Рассеяние на ионах примеси

Угол рассеяния зависит от прицельного расстояния:

Угол между косинусами:

Время

релаксации при рассеянии на ионах:

Длина свободного пробега: