第四章半导体的导电性
本章学习的内容
1.载流子在电场作用下如何运动，即如何获
得定向运动速度形成电流？
2.半导体的电导率与哪些因素有关，其物理
本质是什么？
载流子的漂移运动迁移率
电导率与迁移率
载流子的散射
两种作用竞争的结果：
1.载流子只在两次散射间作加速运动；
2.每次散射后载流子将失去从电场获得的定向附加速度；平均漂移速度与什么因素有关呢？
平均自由时间：连续两次散射之间时间间隔的平均值。

E 1τ2τ3τi
ττ
载流子在电场作用下时，存在相互矛盾的两种运动：一方面在电场力作用下作加速运动；另一方面载流子不断遭受散射而改变运动方向。

平均自由时间与迁移率
平均自由时间与电导率
载流子的散射
散射机构的本质是破坏晶体周期性势场的附加势
平均自由时间与散射几率
电离杂质散射
散射理论指出电离杂质的散射几率为：
3/2i i P N T −∝(4-19)
i N T 为电离杂质浓度，为温度
电离的杂质会在其附近形成一个库伦势场，经过其附近的载流子将在库伦作用下而改变其运动方向，该作用过程就是电离杂质对载流子的散射作用
晶格振动的散射
¾晶体振动以格波形式存在，格波又分为声学波和光学波，声学波代表原胞质心振动，频率低；而光学波代表原胞内原子间的相对振动，频率高；
¾晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的能量子称为声子。

晶格振动对载流子的散射可看作是载流子与声子的碰撞；
¾电子和声子的碰撞也遵循准动量守恒和能量守恒定律。

¾对于硅、锗等单质半导体，起散射作用的主要是声学波；光学波主要在离子性半导体中起重要散射作用。

迁移率与杂质和温度的关系
多种散射机构同时存在时的迁移率
300K时锗、硅、砷化镓迁移率与杂质浓度的关系
注：对于补偿半导
决定于施主和受
主浓度之差，但
是迁移率决定于
两种杂质浓度之
和！
电阻率与杂质浓度和温度的关系
ρ
AB段：载流子主要来自杂质电离，它随温度升高而增加，散射以电离杂质为主，迁移率随温度升高而增大；
BC段：杂志全部电离，载流子浓度基本不变，晶格振动散射开始起主导作用，迁移率随温度升高而下降，电阻率增大C段：本征激发为主，随温度升高，载流子数量快速增加，其影响远远超过迁移率变化，电阻下降
习题
作业：
1，2，3
热载流子
硅、锗、砷化镓的平均漂移
速度与电场强度的关系
为与电场无关常数
为与电场无关常数
300K时，随机热运动的平均能量为：
根据电导率的统计理论：
多能谷散射耿氏效应
耿
习题
作业：
7，17，19。