2021-2022学年高二物理竞赛课件：热激发载流子.pptx

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1、热激发载流子热激发载流子v掺杂半导体掺杂半导体(续续)掺杂浓度：掺杂浓度：FermiFermi能级：能级：n n型掺杂型掺杂p p型掺杂型掺杂v半导体的电导率半导体的电导率电子的电导率：电子的电导率：空穴的电导率空穴的电导率v半导体的迁移率半导体的迁移率掺杂半导体的电导率与温度的关系掺杂半导体的电导率与温度的关系 实际的半导体迁移率还与能带结构有关实际的半导体迁移率还与能带结构有关弛豫时间的估计弛豫时间的估计10101818/cm/cm3 310101616/cm/cm3 310101313/cm/cm3 31/T1/T0.05 0.100.05 0.10Conductivity(Conduc

2、tivity(S/S/cm)cm)1010-2-210100 010102 2n-Gen-GevHallHall效应效应外磁场下电子的运动：外磁场下电子的运动：简单估计：简单估计：开路条件开路条件比较：比较：比较：比较：vHallHall效应（续）效应（续）两种载流子的霍尔效应：两种载流子的霍尔效应：开路条件开路条件A A V VvSiSi、GeGe的能带结构的能带结构导带底导带底价带顶价带顶间接间接带隙带隙vGaAsGaAs的能带结构的能带结构直接带隙直接带隙中心谷中心谷卫星谷卫星谷v能带结构测量能带结构测量-电子回旋共振方法电子回旋共振方法 磁场下电子的本征回旋频率：磁场下电子的本征回旋频

3、率：有效质量测量：有效质量测量：W WB B v半导体的有效质量半导体的有效质量三维能带及有效质量张量：三维能带及有效质量张量：外磁场下电子的回旋共振频率：外磁场下电子的回旋共振频率：外磁场：外磁场：外磁场下的运动方程：外磁场下的运动方程：有效质量张量有效质量张量v半导体的有效质量半导体的有效质量(续续)v电子的回旋共振吸收谱与能带结构电子的回旋共振吸收谱与能带结构n n型型GeGe的回旋共振吸收谱的回旋共振吸收谱导带底在布里渊区的导带底在布里渊区的 轴轴(8(8个个)有效质量具有旋转椭球形状有效质量具有旋转椭球形状vp-np-n结结p-np-n结的形成：载流子的扩散结的形成：载流子的扩散内建电场：内建电场：p-np-n结两边掺杂愈多，势垒愈高；势垒宽度随掺杂的增加而下降。结两边掺杂愈多，势垒愈高；势垒宽度随掺杂的增加而下降。内建电场内建电场vp-np-n结的整流特性结的整流特性电场对电场对p-np-n结的影响：结的影响：正向偏压：导通正向偏压：导通 反向偏压：高阻反向偏压：高阻e(e(e(e(-V)-V)-V)-V)eVeVeVeVe(e(e(e(+V)+V)+V)+V)eVeVeVeV正向偏压正向偏压反向偏压反向偏压