tailieunhanh - Bài giảng Dụng cụ bán dẫn: Chương 3 - GV. Hồ Trung Mỹ

Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 3: Các hiện tượng vận chuyển hạt dẫn. Chương này cung cấp cho người học các kiến thức: Sự trôi hạt dẫn, sự khuếch tán hạt dẫn, các quá trình sinh và tái hợp, phương trình liên tục. Mời các bạn cùng tham khảo. | ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT BMĐT GVPT Hồ Trung Mỹ Môn học Dụng cụ bán dẫn Chương 3 Các hiện tượng vận chuyển hạt dẫn Nội dung 1. Sự trôi hạt dẫn 2. Sự khuếch tán hạt dẫn 3. Các quá trình sinh và tái hợp 4. Phương trình liên tục 2 Giới thiệu Trong chương này chúng ta khảo sát các hiện tượng vận chuyển khác nhau trong các dụng cụ bán dẫn. Các quá trình vận chuyển bao gồm trôi khuếch tán tái hợp sinh phát xạ nhiệt ion tunnel đường hầm và ion hóa va chạm. Chúng ta xét các chuyển động của hạt dẫn electron và lỗ trong bán dẫn dưới ảnh hưởng của điện trường và gradient nồng độ hạt dẫn. Chúng ta cũng bàn về các khái niệm điều kiện không cân bằng mà ở đó tích số nồng độ hạt dẫn np khác với giá trị cân bằng của nó là ni2. Tiếp theo xét điều kiện trở lại trạng thái cân bằng thông qua các quá trình sinh-tái hợp. Sau đó chúng ta tìm được các phương trình cơ bản cho việc vận hành dụng cụ bán dẫn bao gồm các phương trình mật độ 3 dòng điện hiện tại và phương trình liên tục Sự trôi hạt dẫn 4 Độ linh động Ta xét một mẫu bán dẫn loại N với nồng độ donor đều trong điều kiện cân bằng nhiệt. Dưới trạng thái cân bằng nhiệt nhiệt năng trung bình của một điện tử ở dãi dẫn có thể được lấy từ các định lý cân bằng vùng năng lượng 1 2 kT năng lượng cho mỗi bậc tự do với k là hằng số Boltzmann s và T là nhiệt độ tuyệt đối. Điện tử trong bán dẫn có 3 bậc tự do trong không gian . Do đó động năng của điện tử được cho bởi với mn là khối lượng hiệu dụng của điện tử và vth là vận tốc nhiệt trung bình. Ở nhiệt độ phòng 300oK vth 107cm s với 5 Si và GaAs. Độ linh động 2 Do nhiệt điện tử chuyển động nhanh theo mọi hướng. Chuyển động nhiệt của mỗi điện tử có thể được xem như sự nối tiếp của tán xạ ngẫu nhiên từ các va chạm với các nguyên tử trong mạng các nguyên tử tạp chất và các trung tâm tán xạ khác xem minh họa ở hình 1a . Chuyển động ngẫu nhiên của các điện tử dẫn đến sự dịch chuyển của điện tử là zero trong 1 khoảng thời gian đủ dài. Khoảng cách trung bình giữa các va chạm đgl đường đi